211service.com
En bedre måde at bygge hjerne-inspirerede chips på
Memristorer, eksotiske elektroniske enheder, der først blev bekræftet at eksistere i 2008, er blevet brugt til at skabe en chip, der låner designpunkter fra hjernen. Prototype-chippen lærte ikke at gøre noget sværere end at genkende ekstremt simple sort-hvide mønstre. Men større, mere komplekse versioner kan gøre computere bedre til at forstå tale, billeder og verden omkring dem.
Dette kredsløb kan lære at genkende simple sort-hvide mønstre takket være enheder kaldet memristorer placeret på hvert sted, hvor ledningerne krydser.
Chippens kredsløb, bygget af forskere ved University of California, Santa Barbara og Stony Brook University, behandler data ikke med digitale logiske kredsløb, men med elementer, der i forenklet form efterligner neuroner og synapser i biologiske hjerner. Når et netværk som det bliver udsat for nye data, lærer det, da synapserne, der forbinder neuroner, justerer neuronernes indflydelse på hinanden.
Softwareversioner af kunstige neurale netværk har eksisteret i lang tid, og store har for nylig produceret gennembrud inden for tale- og ansigtsgenkendelse fra virksomheder som Google og Facebook (se 10 Breakthrough Technologies 2013: Deep Learning). Men sådanne simulerede neurale netværk beskatter konventionelle computere. Et Google-eksperiment, hvor et stort neuralt netværk lærte at genkende katte fra YouTube-billeder, kørte på 16.000 processorer over tre dage. Fysisk opbygning af et neuralt netværk på en chip i stedet kunne gøre denne type informationsbehandling meget mere strømeffektiv og praktisk. Sådanne chips kan for eksempel gøre det muligt for mobile robotter at blive meget smartere.
Hjerneinspirerede – eller neuromorfe – chips er blevet lavet før, og IBM forsøger at kommercialisere dem (se Thinking in Silicon). De bruger generelt de samme siliciumtransistorer og digitale kredsløb, der udgør almindelige computerprocessorer. Men disse digitale komponenter er ikke egnede til at efterligne synapser, siger Dmitri Strukov , en assisterende professor ved University of California, Santa Barbara, som ledede arbejdet med den nye memristor-chip. Mange transistorer og digitale kredsløb er nødvendige for at repræsentere en enkelt synapse. I modsætning hertil er hver af de omkring 100 synapser på UCSB-chippen repræsenteret ved hjælp af kun en enkelt memristor.
En [biologisk] synapse er en analog hukommelsesenhed, og der er virkelig ingen god måde at implementere det på en kompakt, energieffektiv måde med konventionel teknologi, siger Strukov. Memristorer er i sig selv en analog hukommelsesenhed; det er et perfekt match.
Den nye chip er beskrevet i dag i et papir i journalen Natur . I en relateret kommentar til værket, Robert Legenstein , en lektor ved Graz University of Technology i Østrig, skrev: Hvis dette design kan skaleres op til store netværksstørrelser, vil det påvirke fremtiden for computere ... Bærbare computere, mobiltelefoner og robotter kunne omfatte neuromorfe chips med ultralav effekt, der behandle visuel, auditiv og andre typer sanseinformation.
Memristoren blev matematisk forudsagt i 1971 af Leon Chua, en professor i elektronik ved University of California, Berkeley. Det blev erklæret fundet i 2008, da forskere hos Hewlett-Packard, herunder Strukov, lavede simple enheder, hvis elektriske modstand kodede en slags hukommelse af den strøm, de havde oplevet før – netop den egenskab, Chua havde forudsagt (se HP Rewires Electronics). Enhederne blev umiddelbart set som havende potentialet til at blive brugt til tættere datalagring og til at lave hardware-neurale netværk.
HP og hukommelsesproducenten SK Hynix begyndte at forsøge at kommercialisere memristor-datalagring i 2010; HP satser på, at teknologien vil gøre det muligt radikalt at omdefinere computernes grundlæggende arkitektur (se Machine Dreams ). Men indtil nu var der ingen, der havde skabt en neural-netværkschip, der kun var bygget med memristorer, siger Strukov. Hans gruppe udviklede måder at kontrollere processen med at lave memristorer for at producere mere pålidelige enheder, end der var blevet lavet før, siger han.
UCSB-gruppens simple chip er blot et proof of concept, men forskerne mener, at deres teknikker kan skaleres op til at lave større, mere kraftfulde enheder. Strukov siger, at teknologien kan få en hjælpende hånd fra den indsats, virksomheder som HP og SK Hynix gør for at kommercialisere memristorer til datalagring.