под ёлочку ушедшего года
Ученые НИЦ "Курчатовский институт" в составе исследовательской группы получили перспективный материал для создания самообучающихся нейроморфных вычислительных систем. Их энергоэффективность превосходит традиционные компьютеры на несколько порядков....
// vpk.name
Ученые НИЦ "Курчатовский институт" в составе исследовательской группы получили перспективный материал для создания самообучающихся нейроморфных вычислительных систем. Их энергоэффективность превосходит традиционные компьютеры на несколько порядков.
"Идеальная нейроморфная система должна обладать высокой вычислительной эффективностью и низким энергопотреблением. Приблизиться к этим показателям удается за счет имитации структурных особенностей человеческого мозга. Нейроморфные устройства состоят из специальных материалов "с эффектом памяти" (мемристоров), которые воспроизводят функции нейронных контактов".
Новый материал представляет собой слоистую структуру из ниобата лития с включением металлических нанокристаллов. Он был изготовлен путем последовательного нанесения тонких пленок методом ионно-лучевого осаждения.
Разработанный учеными материал гораздо точнее имитирует искусственные нейронные контакты по сравнению с традиционными металлооксидными полупроводниками. Причиной тому - механизмы, по которым этот нанокомпозит функционирует в нейроморфном устройстве. Как и в живой системе, обработка сигнала здесь имеет аналоговый характер, а изменение силы связи между искусственными нейронами осуществляется за счет изменения концентрации и диффузии ионов.
Отличительной особенностью нового материала является то, что созданная на его основе нейроморфная система способна имитировать свойство "пластичности" мозга. Так, в живом организме дофамин может регулировать силу взаимодействия между нейронами, а в новом устройстве эту роль играют искусственные нейромедиаторы.
Преимущество такой системы заключается в том, что процесс ее обучения не требует присутствия "учителя". Устройство само корректирует свою работу путем взаимодействия со средой, которая является источником так называемых "наград" и "наказаний".
На основе нового нанокомпозита ученые создали массивы мемристоров и сконструировали прототипы нейроморфных систем. Пилотные испытания показали, что такие биоподобные устройства способны "адаптироваться" к различным начальным условиям. Это открывает перспективы создания больших нейроморфных систем, обладающих способностью к самообучению.
В работе приняли участие специалисты НИЦ "Курчатовский институт" и Воронежского государственного технического университета.