Ingineri lucrează la un nou tip de calcul neuromorfic

O echipă de ingineri de la Penn State lucrează la un nou tip de calcul, deoarece progresul calculului tradițional continuă să se încetinească. Noul mod de calcul se bazează pe rețelele neuronale ale creierului, care sunt extrem de eficiente. 

Articolul a fost publicat în Nature Communications. 

Calcul inspirat de creier

Principala diferență între calculul modern și calculatoarele analogice, la care creierul uman aparține, este că primul constă în două stări: pornit-oprit sau unu și zero. Pe de altă parte, un calculator analogic poate avea multe stări posibile. Un exemplu folosit de echipă este comparația dintre o lumină care se aprinde și se stinge și una care are o cantitate variabilă de lumină. 

Conform liderului echipei și asistentului profesor de știință și mecanică Saptarshi Das de la Penn State, studiul calculului inspirat de creier a avut loc de peste 40 de ani. În lumea de astăzi, limitele calculatorului digital ne obligă să ne îndreptăm spre procesarea imaginilor de mare viteză, care este cazul vehiculelor autonome. 

Datele mari joacă, de asemenea, un rol substanțial în trecerea la calculul neuromorfic, având în vedere necesitatea recunoașterii tipurilor de modele care funcționează bine cu calculul bazat pe creier. 

„Avem calculatoare puternice, fără îndoială, problema este că trebuie să stocați memoria într-un loc și să faceți calculul în altă parte,” a spus Das.

Prin mutarea datelor înapoi și încolo de la memorie la logică, se cheltuie multă energie, ceea ce duce la viteze de calcul mai lente. Până când calculul și stocarea memoriei nu pot fi în același loc, este necesar mult spațiu pentru acest tip de mediu. 

Thomas Shranghamer este student doctorand în grup și autorul principal al articolului. 

„Creăm rețele neuronale artificiale, care încearcă să imite eficiența energetică și spațială a creierului,” a spus Shranghamer. „Creierul este atât de compact încât se poate potrivi pe umăr, în timp ce un supercalculator modern ocupă un spațiu de două sau trei terenuri de tenis.”

Rețele neuronale artificiale reconfigurabile

Echipa lucrează la rețele neuronale artificiale care pot fi reconfigurate asemenea neuronilor din creierul uman. Acest lucru are loc prin aplicarea unui câmp electric scurt la o foaie de grafen, care este un strat gros de atomi de carbon. Echipa a demonstrat cel puțin 16 stări de memorie posibile.

„Am demonstrat că putem controla un număr mare de stări de memorie cu precizie, utilizând simple tranzistoare cu efect de câmp de grafen,” a spus Das. 

Echipa ar dori acum să comercializeze tehnologia, iar Das crede că va exista un interes mare în această lucrare, având în vedere schimbarea actuală către calculul neuromorfic printre cele mai mari companii de semiconductoare. 

Lucrarea echipei de la Penn State este cel mai recent exemplu al trecerii la aceste tipuri de rețele neuronale artificiale. Creierul uman își dovedește din nou valoarea ca sursă de inspirație pentru multe dintre cele mai noi tehnologii și oferă perspective valoroase despre modul în care experții pot reduce drastic dimensiunile supercalculatoarelor moderne.