Особенность человеческого мозга не только в запоминании информации, ведь с этим справляются и компьютеры, но и в забывании. Со временем люди буквально выбрасывают из головы образы, которые редко используют, потому мы и забываем, кто написал «Войну и мир» или в каком году жил Тарас Бульба. Ученые уже давно пытаются создать «настоящий» искусственный интеллект, имитирующий биологическую память, и исследователи МФТИ продвинулись в этом направлении.
К чему эта морока
Подобные особенности пытаются реализовать в сфере искусственного интеллекта для создания нейроморфных компьютеров. Ученые пытаются воссоздать нейроны и связывающие их синапсы с помощью цифровых и аналоговых технологий. В первом случае используются классические математические расчеты, а во втором — это реальные элементы на микросхеме.
Си́напс — контакт между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи информации между двумя клетками.
Большинство компьютеров использует именно цифровой подход, но аналоговая архитектура имеет больше потенциала. Машины с такой технологией могли бы быстрее проводить расчеты и тратить меньше электроэнергии.
Первые попытки
Основной компонент аналоговых нейрокомпьютеров — мемристор, который испытали еще в 2008 году. Это такая ячейка памяти (англ. memory), которая ведет себя как резистор с управляемым сопротивлением. Величина сопротивления кодирует информацию в мемристоре, как вышеупомянутые синапсы между нейронами мозга, позволяя компьютеру запоминать и учиться, как человек. В реальности сила синапсов уменьшается при редкой активации, а при часто использовании наоборот укрепляется. Так мы запоминаем, обучаемся и забываем.
В 2015 году создали мемристор второго рода, который повторяет усиление и ослабление связей между нейронами мозга. «Естественную память» пытались реализовать с помощью мостиков из наночастиц, которые снижают сопротивление, но со временем естественным образом распадаются, что соответствует забыванию информации. Почти, но есть один недостаток — в течение долгой работы устройство не выдерживает и разрушается.
Эврика
По словам ведущего автора исследования Анастасии Чуприк из лаборатории нейровычислительных систем МФТИ, в этот раз ученые использовали более прочный механизм. Спустя 100 миллиардов циклов он остался таким же прочным, что заложило фундамент для улучшения технологии.
Исследователи использовали мемристор второго рода в виде сегнетоэлектрического туннельного перехода, состоящего из двух электродов и тонкой пленки сегнетоэлектрика, на основе оксида гафния. Внешние электрические импульсы контролируют поляризацию пленки в мемристоре, что и определяет его сопротивление.
Механизм забывания информации удалось реализовать благодаря несовершенству материала. Из-за дефекта на границе между кремнием и оксидом гафния, получилось создать затухание проводимости мемристора, что и воспроизводит естественную память. Таким образом исследователи создали устройство, запоминающее данные и «забывающее» информацию, к которой давно не обращались.
Также стоит прочесть:
- Похоже, мы застряли: как эволюция изменит человека будущего
- За что такие деньги: главные фишки Samsung Galaxy Note 10 и Note 10+
- Переезд на Марс: открытия, приближающие нас к колонизации красной планеты
Підписуйтесь на наш Telegram канал Enigma