(Результаты: алгоритмы. «ХиЖ» 2022 №8)
Цифровые компьютеры, оперирующие битами информации, окончательно вошли в нашу жизнь. Но их архитектура далеко не единственная из возможных. Существуют аналоговые компьютеры, моделирующие природные процессы непрерывными токами в замкнутых, но связанных друг с другом электрических цепях. Есть квантовые компьютеры на кубитах.
Недавно ученые предложили так называемые нейроморфные компьютеры. Они симулируют структурные элементы и архитектуру мозга. Их структурными элементами служат искусственные нейроны размером с булавочную головку, которые выдают электрические всплески. В отличие от обычных компьютеров происходит это нерегулярно, а «нейрон» не требует много энергии, поскольку забирает ее только у ближайшего окружения.
Инженеры создали эти нейроморфные машины для решения математических задач машинного обучения. У нейроморфа память и процессор существуют внутри распределенной сети, поэтому их нельзя разделить. Обычный же компьютер требует энергозатратной передачи информации между ними.
До сих пор мало кто из исследователей задавался вопросом: могут ли такие нейроморфы решать неспецифичные для них задачи, например статистические? Нейрофизиологи Национальной лаборатории Сандия Министерства энергетики США под руководством доктора Джеймса Брэдли Эймона (James Bradley Aimone) нашли ответ на него. Их статья недавно появилась в ведущем научном журнале Nature Electronics.
Для исследований авторы использовали две нейроморфные вычислительные платформы TrueNorth фирмы IBM и Loihi фирмы Intel. Их архитектура делает их пригодными для реализации так называемых алгоритмов свободного блуждания. Их применяют при решении различных статистических проблем фундаментальным расчетным методом Монте-Карло. Метод блужданий позволяет, например, описать прохождение рентгена через кости и мягкие ткани, распространение заболеваний и эпидемий, потоков информации в социальных сетях, движение рынка акций и пр. Эти подходы более быстрые и более эффективные по сравнению с таковыми для обычных компьютеров. До авторов об этом никто не задумывался, что довольно странно.
Ученые уверены, что нейроморфный компьютер займет свое особое место среди скоростных вычислительных систем. Он не требует сложных технологий изготовления и экзотических условий работы, например криогенных. Чипы с искусственными нейронами дешевы, их легко менять и встраивать в обычные компьютеры.
Александр Гурьянов
(Nature Electronics, 5, 2, 102, 2022)
Остальные статьи из этой рубрики вы можете найти в подборке «Результаты: алгоритмы и роботы».
Благодарим за ваши «лайки», комментарии и подписку на наш канал.
– Редакция «Химии и жизни»