Inženirji delajo na novi vrsti nevromorfnega računalništva 

Skupina inženirjev pri Penn Stateu dela na novi vrsti računalništva, saj se napredek tradicionalnega računalništva še naprej upočasnjuje. Nova računalniška metoda temelji na možganskih nevronskih mrežah, ki so izjemno učinkovite. 

Prispevek je bil objavljen v Nature Communications. 

Računalništvo po navdihu možganov

Glavna razlika med sodobnim računalništvom in analognimi računalniki, kamor sodijo človeški možgani, je v tem, da so prvi sestavljeni iz dveh stanj: vklopljeno-izklopljeno ali ena in nič. Po drugi strani ima lahko analogni računalnik veliko možnih stanj. Primer, ki ga je uporabila ekipa, je primerjava med lučjo, ki se prižiga in izklaplja, in tisto, ki ima spremenljivo količino osvetlitve. 

Po besedah ​​vodje ekipe in docenta za inženirske znanosti in mehaniko Penn State Saptarshija Dasa študija računalništva, ki ga navdihujejo možgani, poteka že več kot 40 let. V današnjem svetu nas omejitve digitalnega računalnika silijo, da se oziramo proti hitri obdelavi slik, kar velja za avtonomna vozila. 

Veliki podatki prav tako igrajo pomembno vlogo pri prehodu na nevromorfno računalništvo, glede na zahteve po vrstah prepoznavanja vzorcev, ki dobro delujejo z računalništvom na osnovi možganov. 

"Imamo zmogljive računalnike, o tem ni dvoma, težava je, da morate pomnilnik shraniti na enem mestu in računati nekje drugje," je dejal Das.

S premikanjem podatkov naprej in nazaj iz pomnilnika v logiko se porabi veliko energije, kar ima za posledico nižje hitrosti računanja. Dokler sta računanje in shranjevanje pomnilnika na istem mestu, je za to vrsto okolja potrebno veliko prostora. 

Thomas Shranghamer je doktorski študent v skupini in prvi avtor prispevka. 

"Ustvarjamo umetne nevronske mreže, ki poskušajo posnemati energijsko in območno učinkovitost možganov," je dejal Shranghamer. "Možgani so tako kompaktni, da se lahko prilegajo na vrh vaših ramen, medtem ko sodobni superračunalnik zavzame prostor v velikosti dveh ali treh teniških igrišč."

Rekonfigurabilne umetne nevronske mreže

Ekipa dela na umetnih nevronskih mrežah, ki jih je mogoče rekonfigurirati podobno kot nevrone v človeških možganih. To se zgodi z uporabo kratkega električnega polja na list grafena, ki je debela plast ogljikovih atomov. Ekipa je pokazala vsaj 16 možnih stanj spomina.

"Pokazali smo, da lahko z uporabo preprostih grafenskih tranzistorjev z učinkom polja natančno nadzorujemo veliko število pomnilniških stanj," je dejal Das. 

Ekipa bi zdaj želela komercializirati tehnologijo in Das verjame, da bo veliko zanimanja za delo glede na trenutni premik k nevromorfnemu računanju med največjimi polprevodniškimi podjetji. 

Delo ekipe Penn State je najnovejši primer prehoda na te vrste umetnih nevronskih mrež. Človeški možgani ponovno dokazujejo svojo vrednost kot navdih za številne najnovejše tehnologije in zagotavljajo dragocen vpogled v to, kako lahko strokovnjaki drastično zmanjšajo velikost sodobnih superračunalnikov.