Společnost Samsung představila způsob, jak vyvinout čipy napodobující funkci mozku. Tým vědců navrhl metodu, která by 1:1 okopírovala mapu zapojení neuronů mozku do 3D neuromorfních paměťových čipů.
Ve spolupráci s výzkumníky z Harvardu představili vědci společnosti Samsung v článku publikovaném v časopise Nature Electronics nový přístup k reverznímu inženýrství mozku na paměťovém čipu.
Lidstvo by díky výsledkům výzkumu mohlo být o další krok blíže k realizaci neuromorfních čipů, jež mohou lépe napodobovat mozek.
Článek vyšel s netradičním názvem „Neuromorfní elektronika založená na kopírování a vkládání mozku“. Podstatu vize předložené autory nejlépe vystihují právě ona dvě slova: „kopírovat“ a „vložit“. Článek popisuje způsob, jak zkopírovat mapu mozkových neuronových spojení pomocí průlomového nanoelektrodového pole vyvinutého Dr. Hamem a Dr. Parkem a tuto mapu vložit na trojrozměrnou síť polovodičových pamětí s vysokou hustotou, v jejichž výrobě je společnost Samsung světovým lídrem.
S využitím popsaného přístupu by podle autorů mohlo dojít k vytvoření paměťového čipu, který se přiblíží jedinečným výpočetním vlastnostem mozku – nízké spotřebě energie, snadnému učení, přizpůsobení se prostředí, a dokonce i samostatnosti a poznávání.
Jak vyrobit mozek z čipů?
Mozek se skládá z velkého množství neuronů a mapa jejich jednotlivých spojení je zodpovědná za konkrétní funkce mozku. Znalost této mapy je tedy klíčem k reverznímu inženýrství a možnosti tento důležitý orgán doslova okopírovat.
Ačkoli původním cílem neuromorfního inženýrství, zahájeného v 80. letech 20. století, bylo napodobit takovou strukturu a funkci neuronových sítí na křemíkovém čipu, ukázalo se, že je to obtížné, protože ani doposud není známo mnoho o tom, jak je velké množství neuronů zapojeno, aby vytvořilo vyšší funkce mozku. Cíl neuromorfního inženýrství se tak postupně zjednodušil na návrh čipu „inspirovaného“ mozkem, nikoliv jeho striktní napodobení.
Lidský mozek je nesmírně složitý. Snahy o jeho okopírování s využitím neuromorfních čipů sahají zpět do 80. let 20. století. Foto: Freepik
Publikovaný článek navrhuje způsob, jak se vrátit k původnímu cíli neuromorfního inženýrství. Soustava nanoelektrod může účinně vniknout do velkého počtu neuronů, díky čemuž může s vysokou citlivostí zaznamenávat jejich elektrické signály. Získaná mapa ukazuje, kde se neurony navzájem propojují a jak silná jsou tato spojení. Z těchto informací lze mapu neuronálního zapojení extrahovat neboli „zkopírovat“.
Kam uložit zkopírovaný mozek?
Zkopírovanou mapu neuronů lze poté „vložit“ do sítě nevolatilních pamětí naprogramováním každé paměti tak, aby její vodivost odpovídala síle každého neuronálního spojení v kopírované mapě. Použít by podle výzkumníků bylo možné komerční flash paměti, které se běžně používají v SSD discích a paměťových úložištích, nebo třeba moderní odporové paměti s náhodným přístupem (RRAM).
Článek jde o krok dále a navrhuje způsob rychlého vložení mapy neuronálního zapojení do paměťové sítě. Síť speciálně konstruovaných nevolatilních pamětí se může naučit a vyjádřit mapu neuronálního zapojení, pokud je přímo řízena intracelulárně zaznamenanými signály. Jedná se o schéma, které přímo nahrává mapu neuronálních spojení mozku na paměťový čip.
Neurony, nebo propojené čipy? Cílem vědců je simulace fungování neuronů s využitím počítačových čipů. Foto: Se souhlasem společnosti Samsung
Vzhledem k tomu, že lidský mozek má odhadem asi 100 miliard neuronů a přibližně tisíckrát více synaptických spojení, bude konečný neuromorfní čip vyžadovat kolem 100 bilionů paměťových buněk. Integraci tak obrovského počtu buněk na jediný čip by umožnila technologie 3D integrace pamětí.
„Vize, kterou předkládáme, je velmi ambiciózní,“ řekl Dr. Ham. „Práce na jejím naplnění však posune hranice strojové inteligence, neurovědy a polovodičové technologie.“
Zdroj: Samsung
