Fè tankou yon moun. Machin pou moun, moun pou machin

Nou gen anpil pou youn bay lòt. Oswa an reyalite nou te deja bay. Sa a se evidans inonbrabl solisyon teknik biomimetic ki imite nan machin pwosesis yo ki asosye ak òganis imen ak anpil lòt èt vivan. Nan lòt men an, istwa a nan ki jan machin sipòte nou se tèlman evidan ke li sanble trivial.

Pati ki pi anbisye biomimetis gen tantativ pou rkree li nan mond lan inanime. Sèvo a pa bezwen yon inite pwosesis santral (CPU) oswa yon kondwi difisil. Li travay pa louvri ak fèmen manbràn nève yo epi voye vag iyon chaje. Onn sa yo lakòz chanjman nan tèminezon nè yo ki pèmèt sèvo a fonksyone—yon pwosesis ki rele plastisit sinaptik, ki pèmèt nou aprann ak trete enfòmasyon.

Konstriksyon ipotetik enfòmatik atifisyèl ki imite sèvo imen an yo rele "neromòfik" – tèm sa a te kreye nan ane 80 yo pa yon syantis Ameriken Sou entènèt jwèt Carver Mead. Li te pi popilè pou tantativ li fè pou simulation newòn lè l sèvi avèk sikwi tranzistò espesyalman konfigirasyon. Syantis atravè mond lan depi lontan ap travay di sou sistèm ki travay tankou sèvo imen an. Pou rezon sa a, yo pafwa yo rele sèvo atifisyèl.

Kisa li ka fè ke menm sistèm entèlijans atifisyèl ki pi avanse toujou pa ka okipe? Pou egzanp, li ka byen vit rasanble yon anpil nan enfòmasyon chaotic nan konklizyon ki gen sans. Se poutèt sa bati yon òdinatè ki kapab trete ak anrejistre enfòmasyon an menm tan-tankou yon sèvo ki imedyatman analize ak estoke gwo seri done-se kounye a youn nan pi gwo defi teknolojik yo.

Tankou newòn reyèl

Tout òdinatè tradisyonèl yo ak aparèy tankou òdinatè yo baze sou achitekti devlope pa John von Neumannkote processeur a ak sistèm memwa yo separe youn ak lòt. Sa a se yon solisyon pratik lè nou vle machin nan travay nan pwogram diferan. Sepandan, processeurs, lè yo ap kouri, chache done nan memwa epi transfè a ap kontinye. Inite enfòmatik la ap tann done souvan rete san fè anyen konsa.

Volim nan done ki soti nan baz done kreye pa moun ak machin (opere kòm yon pati nan entènèt la nan bagay sa yo) se kounye a menmen. Achitekti Von Neumann vin tounen yon kou boutèy nan pwosesis sa yo. Depatman Enèji Ameriken an estime ke pwosesis done òdinatè kounye a konsome ant 5 ak 15% nan pwodiksyon enèji mondyal, ki gen ladan byen yon ti jan pou transmisyon tèt li. Sa a ka amelyore sou ane yo metòd pwopòsyon ak fotonikki mande mwens enèji, yo pi vit ak pi efikas. Sepandan, itilizasyon yo toujou rete yon direksyon pwomèt. Ekspè yo de pli zan pli peye atansyon sou solisyon yo ofri nan sèvo imen an.

Plak mèr NS16e ak sèz processeurs IBM TrueNorth

Eseye kreye elèv k ap aprann fleksib ak efikas rezo neral yo te antreprann depi ane 50 yo. Pinacle nan reyalizasyon nan domèn sa a se DeepMind Google a, ki te bat Granmèt la nan jwèt Go nan 2016. Sepandan, sèvo sentetik sa a se yon simulation lojisyèl nan yon rezo neral, ak kalkil fizik yo toujou fèt nan sistèm Silisyòm. Se konsa, gou boutèy von Neumann pa te simonte isit la.

Fizikman, rezo neral imite IBM neuromorphic processeur rele Vrè Nò, bati nan 2014. Pwoblèm lan se ke si li ta sèvi ak achitekti li yo kreye yon ekivalan konplètman sentetik nan yon sèvo, yon òdinatè konsa ta bezwen 10. fwa plis enèji pase sa ki travay nan tèt imen an... Anplis de sa, TrueNorth, byenke li ka rekonèt imaj senp, pa travay kòm koneksyon ant newòn ak sinaps. Li pa kapab ranfòse sèten koneksyon pandan pwosesis aprantisaj la.

Intel ap travay pou plizyè ane sou teknoloji processeur neuromorphic ki imite fonksyone sèvo imen an. Apre yo tout, li te vante nan premye aparèy la nan kalite li yo. Eksperimantal chipset ki rele Loihi an 2018 li pral deplase nan dirijan inivèsite ak enstiti rechèch devlope entèlijans atifisyèl. Konpayi an ekri: "Intel te envante yon premye nan kalite li yo oto-aprantisaj neuromorphic chip, ki gen non kod Loihi, ki imite sèvo imen an nan reponn a divès fòs nan estimilis resevwa nan anviwònman an." Processeur a konsiste de 130 mil. Silisyòm "neuron" ki konekte pa 130 milyon "synapses". Dapre Intel, li se mil fwa plis enèji efikas pase machin ansèyman konvansyonèl yo.

Evite silicone

TrueNorth chips oswa solisyon Intel a toujou kole ak Silisyòm, ki gen avantaj li yo, men an tèm de efikasite enèji li pa matche ak matyè òganik selil nève yo. Se konsa, syantis yo ap travay sou modèl totalman diferan nan òdinatè neromòfik ki ta imite plastisit nan sèvo a epi ki pèmèt processeurs imite fonksyon sinaptik, pa egzanp lè l sèvi avèk tranzisyon faz nan sèten materyèl ki fonn ak solidifye nan sèten tanperati pandan y ap kenbe kapasite nan estoke ak. lage gwo kantite enèji.

Ete pase a, yon gwoup syantis te dirije pa Evangelos Eleftheriou soti nan laboratwa IBM nan Zurich rapòte nan Nature Nanotechnologie ke li te kapab bati vèsyon atifisyèl nan yon newòn. Li konsiste de yon kouch telurid germanium-antimwàn ant elektwòd yo. Sa a sèvi ak chanjman nan faz nan materyèl sa a, ki, tou depann de vòltaj la aplike, chanje soti nan yon izolan nan yon semi-kondiktè ak Lè sa a, nan yon kondiktè. Dapre chèchè yo, sa a imite fluctuations nan konpòtman newòn yo. Gen lòt pwojè kote chanjman faz nan sinaps atifisyèl yo enfliyanse pa yon vag limyè, ki vle di siyifikativman mwens konsomasyon enèji. Se konsa, sa a se pa sèl solisyon yo pwopoze.

Chèchè nan University of Southampton te demontre nan fen ane 2016 ke memristors ak rezistans yo kapab sonje valè rezistans anvan yo epi yo ka itilize yo bati rezo neral konplèks ak avanse. Kòm yon pati nan eksperyans yo, yo te prepare yon rezo memristor oksid metal epi yo itilize yo kòm sinaps atifisyèl.

Ilistrasyon koneksyon ant yon newòn ak yon dendrit

Mèsi a sa yo inisye pwosesis aprantisaj san entèferans deyò - menm jan ak fason sa rive nan sèvo imen an. Memristors ki te kreye pa syantis yo pa sèlman konsome mwens enèji pase solisyon anvan yo, men tou sonje eta anvan yo. Sa yo se eleman elektwonik ki limite oswa kontwole koule nan kouran elektrik nan yon sikwi epi yo kapab sonje kantite chaj ki pase nan yo epi kenbe done yo menm lè pouvwa a koupe. Esansyèlman, yo fè yon fonksyon ki sanble ak sinaps epi yo gen kapasite intrinsèques pou fè travay enfòmatik epi ansanm sere enfòmasyon ak volim ak pèt pouvwa anpil.

Yon ekip rechèch ki soti nan University of Southampton te devlope memristor entegre Capteur (Memristive Integrative Sensor - MIS) nan nanoskal la, nan ki li te prezante yon seri de modèl vòltaj-tan ki repwodui aktivite elektrik selil nève yo. Detèktè MIS oksid metal, ki fonksyone tankou sinaps selil nan sèvo, yo rapòte yo kapab kode ak konprese (jiska 200 fwa) aktivite selil nè ki anrejistre lè l sèvi avèk etalaj multi-elektwòd. Anplis limit Pleasant, chèchè yo te di ke apwòch yo te trè efikas nan enèji, paske pouvwa ki nesesè pou chak chanèl anrejistreman te XNUMX fwa pi ba pase kounye a.

Sepandan, travay la nan konsèpteur neuromorphic sanble anpil fwa pi difisil nan limyè a nan nouvo dekouvèt pa syantis nan University of California nan Los Angeles - Li sanble ke sèvo a gen plis pase yon santèn fwa plis pouvwa pwosesis pase te panse deja. Dapre sa yo jwenn, dendrites, yon fwa te panse yo dwe senp chanèl siyal pasif, yo te tounen trè elektrik aktif, jenere dis fwa plis enpilsyon pase soma a (kò selil nè).

- li te note Mayank Mehta, yon nerofizisyen nan UCLA, ki dekri etid la Kalifòni nan medya yo.

Envizib, vizib gras a machin

Imite sèvo nou poko trè bon pou machin. An retou, sepandan, nou te resevwa "nan men yo" - e toujou resevwa - yon bagay ki pèmèt nou pa sèlman, pou egzanp, vole nan syèl la oswa leve pwa, men tou, yo wè ak tande sa sans nou pa ka wè. Nou te gen aparèy vizyon lannwit, simagri tèmik, detektè iltravyolèt ak sonar pou yon tan long. Aparèy sa yo ba nou aksè nan kapasite yo te deja wè sèlman nan bèt oswa ensèk. Gen rapò ak mekanis ki soti nan mond natirèl la, yo rete pwodwi nan panse teknik.

Yon egzanp tipik nan teknoloji modèn ki ouvri je nou nan nouvo monn se lantiy ak yon detektè grafèn ultra-mens ki opere nan seri a enfrawouj konplè. Yo te kreye nan Inivèsite Ameriken nan Michigan kòm yon rezilta nan rechèch pa gwoup la nan prof. Zhaohui Zhong. Yon lòt gwoup syantis ak enjenyè dirije pa Jozèf Ford soti nan University of California nan San Diego ak Erica Tremblay soti nan Institute of Microengineering nan Lausanne - nan vire, li devlope lantiy kontak ak yon filtè polarize, menm jan ak sa yo chire nan sinema 3D, ki pèmèt ou wè ak prèske twa fwa agrandisman.

Natirèlman genyen tou reyalite enrichiki pa sèlman pèmèt doktè yo gade andedan kò imen an san yo pa operasyon, men tou ka ede, pou egzanp, ponpye byen vit navige ak chèche moun nan kondisyon dife lè vizibilite vin pòv oswa menm zewo. C-Thru kas gen yon bati-an kamera D tèmik, imaj ki soti nan ki transmèt bay ponpye a nan yon kas dirèkteman nan ekspozisyon an devan je l '. Sou lòt bò a Sistèm Stryker II, ki te kreye pa BAE Systems pou pilòt avyon, entegre ak yon kas, ekipe ak detèktè ki otomatikman chanje linèt pilòt la nan mòd lannwit ak vizyon lannwit.

Ou ka finalman rive kamera ki wè envizib la. Menm bagay nan kwen bilding lan. Envansyon ki te fè sa posib te kreye pa syantis nan inivèsite yo nan Bonn, Almay, ak British Columbia, Kanada. Li baze sou repwodwi imaj deyò jaden an de vi lè l sèvi avèk limyè difize. Metòd sa a sèvi ak yon reyon lazè projetée sou yon miray, fènwa sa ki ta dwe wè nan lantiy kamera a. Aparèy la kolekte anpil refleksyon limyè diferan ak rezime yo, ap eseye kreye yon rezilta, i.e. deskripsyon imaj la. Okòmansman, ou jis wè miray la nan vizeur kamera a. Sepandan, apre yon ti tan, kòm algoritm matematik sibtil kòmanse travay pou detekte sa yo rele eko imaj (ki se, yon ti kantite limyè ki reflete nan yon objè, gaye epi tonbe sou sifas miray la), nou kòmanse wè. figi kache nan kwen an. Okenn bèt vivan pa ka fè bagay sa yo ankò!

Genyen tou teknik ki pèmèt "Wè" yon bagay nan fè nwa aepi yo pa bezwen plis foton pou chak pixel. Pou egzanp, youn nan ki devlope Ahmed Kirmaniego soti nan Enstiti Teknoloji Massachusetts (MIT) ak pibliye nan jounal la Syans. Aparèy li menm ak ekip li a devlope Kirmani emèt yon batman lazè ba-pouvwa nan fè nwa a, ki, lè reflete nan yon objè, anrejistre yon sèl pixel nan detektè a. Prensip fonksyònman an tèt li se pa nouvo. Sa ki nouvo se yon algorithm konplèks ki mande anpil mwens foton pou kreye yon imaj pase anvan. Yo estime ke sèlman yon santyèm nan sa ki nesesè pou detektè limyè yo itilize kounye a nan anviwònman difisil, tankou teknoloji LIDAR, se ase.

Gade yon motè kouri nan teknoloji AR

Piske li posib, ki baze sou reyalite ogmante, pou "wè" enteryè yon motè machin k ap kouri lè l sèvi avèk son ki soti nan la, petèt lè a rive. kamera ki "li" son ki soti nan imaj yo? Yon pwototip nan yon aparèy konsa te devlope pa espesyalis nan MIT, Microsoft ak Adobe. Algorithm ki koresponn lan anrejistre son lapawòl ki soti nan yon sache bato pòmdetè, ki soti nan ki achiv la te separe pa vè ensonorize. Lòt eksperyans yo te kapab repwodui son nan videyo an silans. Metòd sa a baze sou "enferans" son pa analize mouvman ak vibrasyon objè yo.

Li difisil pou pa remake ke dezi a pou byomimetis ak neromòfis, osi byen ke plis solisyon ki ranfòse sans nou yo, montre klèman ki jan teknoloji modèn, malgre anpil enkyetid, rete konsantre sou moun.