Микрочипы постепенно приближаются к человеческому мозгу

НаукаHi-Tech

Искусственный интеллект и нейроморфные вычисления: второе дыхание

В 1950–1960 годах, когда первые компьютеры начали появляться в крупных компаниях, ученые пытались моделировать строение мозга с помощью алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ). Но всерьез о возможностях ИИ заговорили только ближе к концу XX века, когда Гарри Каспаров в 1997 году проиграл в шахматы суперкомпьютеру IBM Big Blue.

Юлия Сандомирская, старший научный сотрудник в лаборатории нейроморфных вычислений Intel Labs

Компактная нейроморфная USB-система Kapoho Bay с 262 тыс. нейронов

Существенные изменения произошли в 2010х годах, когда ИИ на базе нейронных сетей обучили делать выводы на основе анализа данных после предвари тельной «тренировки». Сегодня такие системы применяются, например, для подсчета пассажиров в автобусе или фиксации номера автомобиля нарушителя ПДД. Даже смартфоны со временем обзавелись ИИ — например, для обработки изображений или видео.

Согласно прогнозам компании IDC, выручка глобального рынка технологий ИИ, включая программы, оборудование и услуги, по итогам 2021 года достигнет $327,5 млрд, и уже в 2024 году превысит $500 млрд. В России аналитики IDC оце нили рынок ИИ по итогам 2020 года в $291 млн.

Современные технологии ИИ прогрессируют с большой скоростью, но все еще значительно уступают «естественному» интеллекту: человеческий мозг универсальнее, лучше обучаем, более гибок в анализе и принятии решений на основе разрозненной и неполной информации, к тому же потребляет значительно меньше энергии.

Следующее поколение технологий ИИ, над которым, в частности, работа ют в Intel Labs (научно-исследовательское подразделение компании, которое изучает перспективные идеи работы с данными), будет использовать алгоритмы, более точно имитирующие работу биологического мозга, в том числе в части интерпретации (трактовки в правильном кон тексте) и автономной адаптации (улуч шенное представление данных без взаимодействия с внешней средой) для реагирования на непредвиденные ситуации и различные абстракции.

Нейроморфные вычисления на основе цифровых нейронов, применяемые для этих целей, довольно точно моделируют поведение своих биологических аналогов. Вместе с вероятностными алгоритмами обработки неопределенных и про тиворечивых данных они являются одним из наиболее перспективных вариантов развития ИИ. Сегодня нейроморфные вычисления все еще на стадии исследований, однако им предсказывают большое будущее. Например, по прогнозу iMicronews, только в США этот рынок ожидает рост с $69 млн в 2024 году до $5 млрд в 2029 году и $21,3 млрд к 2034 году.

Механизм работы нейроморфных вычислений

Сегодня для ускорения работы ИИ используются отдельные микросхемы или модули процессоров, чипы для глубокого машинного обучения или отдельных функций — например, для машинного зрения, а также видео карты, архитектура которых, в частности, справляется с параллельными вычислениями лучше центральных процессоров.

Все эти примеры далеки от нейроморфных вычислений, поскольку построены на традиционной последовательной вычислительной архитектуре фон Неймана с разделенным процессором и памятью. Ней роны мозга, в свою очередь, способны и хранить, и обрабатывать информацию.

Нейроморфные процессоры, создаваемые на стыке биологии, физики, математики, информатики и полупроводникового производства, строятся из привычных транзисторов, но с иной организацией архитектуры, подобно строению нейронов биологического мозга. По аналогии с биологическим образцом искусственный нейрон имеет один выход (аксон), сигнал с которого может поступать на большое количество входов других нейронов и тем самым изменять их состояние.

Искусственные нейроны объединяются по модели импульсных ней ронных (спайковых) сетей (Spiking neural network, SNN), особенно стью которых является передача данных с помощью разнесенных по времени коротких импульсов равной амплитуды, а не за счет меняю щихся по времени значений, как в нейросетях предыдущих поколе ний. Благодаря кодированию данных импульсами и временными промежутками между ними импульсные нейросети моделируют естественные процессы передачи сигналов, которые также управляют процессами обучения с динамическим переназначением синапсов между нейронами в ответ на стимулы.

Нейросеть класса SNN обеспечивает крайне высокую скорость и производительность, а ее структура может обучаться непосредственно во время работы. Она может обрабатывать динамические задачи — например, рас познавать запахи, речь или изображения в видеоряде. Многозадачность спайковых нейронных сетей позволяет обучать группы нейронов для решения различных проблем и осуществлять распознавание с предсказанием по неполным данным.

В настоящее время изучением вопросов применения импульсных нейросетей для моделирования функций мозга занимается множество науч ных групп и компаний во всем мире. Корпорация Intel вместе с экосистемой партнеров решает задачи в области нейроморфных вычислений комплексно — от фундаментальных теоретических разработок и создания алгоритмов до разработки и производства нейроморфных процес соров.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Под флагом ирбиса, или В России осталось всего 70 снежных барсов Под флагом ирбиса, или В России осталось всего 70 снежных барсов

В России не хватает козлов для пропитания самых длиннохвостых кошачьих

Наука
Этика wow-опыта Этика wow-опыта

Приоткрываем дверь в мир закрытых секс-вечеринок

Playboy
Облако спокойствия Облако спокойствия

Облачные провайдеры помогут в вопросах информационной безопасности

Деньги
Разбирается в финансах и бизнесе, никого не оскорбляет: что известно о новом главе VK Владимире Кириенко Разбирается в финансах и бизнесе, никого не оскорбляет: что известно о новом главе VK Владимире Кириенко

Инвестировал в стартапы, на работе в «Ростелекоме» выстраивал партнёрства

VC.RU
Как избавиться от фюрера Как избавиться от фюрера

Первый из заговоров антигитлеровского Сопротивления сложился в 1938 году

Дилетант
Глубоководный карьер: как добыть алмазы со дна океана Глубоководный карьер: как добыть алмазы со дна океана

«Погружение» горнодобывающих компаний на океанское дно

Популярная механика
Магнитометры улучшили качество и скорость нейровизуализации Магнитометры улучшили качество и скорость нейровизуализации

Как можно усовершенствовать существующие методы нейровизуализации

N+1
Викторианский фэндом: случай Диккенса Викторианский фэндом: случай Диккенса

Разбирается в хитросплетениях диккенсовского детектива «Тайна Эдвина Друда»

Полка
Собираемся на Dakar: как готовятся к заездам участники ралли-марафона Собираемся на Dakar: как готовятся к заездам участники ралли-марафона

Вот уже 44 лет «Дакар» — это мечта для многих мальчишек и девчонок

Популярная механика
О чем надо помнить инвесторам при выборе ESG-стратегии О чем надо помнить инвесторам при выборе ESG-стратегии

Рынок устойчивых инвестиций до сих пор не сбалансирован и имеет ряд проблем

Forbes
Стадию 14 дней назвали необязательной для развития зародышей человека in vitro Стадию 14 дней назвали необязательной для развития зародышей человека in vitro

«Стадия 14 дней» на самом деле необязательна для развития эмбриона человека

N+1
«Распад Советского Союза был для американцев полным шоком» «Распад Советского Союза был для американцев полным шоком»

СССР развалил Запад или структурные проблемы самой советской системы?

Эксперт
Личные фото скелетонистки Юлии Канакиной, от которых тает лед: смотрим в ее день рождения Личные фото скелетонистки Юлии Канакиной, от которых тает лед: смотрим в ее день рождения

Юлия Канакина — скелетонистка, приерка Кубка мира и участница рейтинга MAXIM

Maxim
«Если водителям хватает глаз для управления машиной, автопилоту Tesla будет достаточно одних лишь камер» «Если водителям хватает глаз для управления машиной, автопилоту Tesla будет достаточно одних лишь камер»

В погоне за прогрессом Tesla отказалась от радаров в некоторых электрокарах

VC.RU
Здесь все настоящее! Здесь все настоящее!

Поездка на Алтай – путешествие в мир разных ландшафтов, народов и культур

Отдых в России
Антония Сьюзен Байетт: «Дева в саду» Антония Сьюзен Байетт: «Дева в саду»

Отрывок из романа, ставшего первой частью тетралогии «Квартета Фредерики»

СНОБ
Как внушить человеку ложные воспоминания и еще четыре любопытных эксперимента Как внушить человеку ложные воспоминания и еще четыре любопытных эксперимента

Быть ученым — значит иметь фантазию, чтобы придумывать необычные эксперименты

Maxim
5 фильмов, которые работают как детокс 5 фильмов, которые работают как детокс

Освежающие фильмы о любви к жизни

GQ
Как женщины боролись и борются за право на аборт Как женщины боролись и борются за право на аборт

Отрывок из книги «Неудобные женщины»: как девушки веками отстаивали свои права

СНОБ
5 реальных способов ускорить ваш компьютер 5 реальных способов ускорить ваш компьютер

Сегодня мы рассмотрим несколько реальных способов ускорения работы компьютера

CHIP
«Третья волна»: история самого жестокого школьного эксперимента «Третья волна»: история самого жестокого школьного эксперимента

Учитель даже представить себе не мог, чем закончится его небольшая постановка

Cosmopolitan
Химики получили водород на катоде и аноде одновременно Химики получили водород на катоде и аноде одновременно

Ученые разработали новую систему электролиза

N+1
То, как вы ссоритесь, может многое рассказать о вашей паре То, как вы ссоритесь, может многое рассказать о вашей паре

Распространенные сценарии конфликтов в отношениях

Psychologies
Биоархеологи нашли древнекитайскую женщину-карлика Биоархеологи нашли древнекитайскую женщину-карлика

Женщина-карлик из могильника Бэйшэньцзяцяо в городе Сиань

N+1
ВАЗ: лучшие электромобили советского периода ВАЗ: лучшие электромобили советского периода

В советское и постсоветское время ВАЗ был лидером электромобилестроения

Популярная механика
Лихорадка у ребенка Лихорадка у ребенка

Как помочь ребенку при лихорадке быстро и безопасно

Лиза
«В бизнесе надо просто не умереть по пути, есть вот такая задачка» «В бизнесе надо просто не умереть по пути, есть вот такая задачка»

Основатель «Партии еды» — зачем продал растущую компанию?

VC.RU
Можно ли с помощью лазеров уничтожать микроорганизмы? Можно ли с помощью лазеров уничтожать микроорганизмы?

Лазер как альтернатива антибиотикам

Популярная механика
80 м² 80 м²

Смелый дизайн в проекте Дарьи Васильковой и ее бюро Art Group.

AD
Любовь Аксенова – о новом сериале, российском кинематографе и «Наруто» Любовь Аксенова – о новом сериале, российском кинематографе и «Наруто»

Любовь Аксенова о проекте «12 Любличностей» и критическом отношении к работе

GQ
Открыть в приложении