Молодые ученые МФТИ разрабатывают нейристор — первый в России искусственный нейрон, который необходим для создания компьютера, имитирующего мозг человека, сообщила пресс-служба МФТИ.
Ученые уже умеют делать мемристоры для передачи импульсов между нейронами, а если им удастся сконструировать аналог нервной клетки, то это изобретение приблизит их к физическому воплощению нейронной сети. Специалисты лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ уточнили, что если соединить мемристоры с нейристором, то можно получить чип, способный просчитывать самые совершенные нейросетевые алгоритмы на физическом уровне.
«Нужны специальные чипы, которые смогут исполнять все нейросетевые алгоритмы на физическом уровне без необходимости программной обработки. Для этого необходимы специальные элементы — мемристоры, имитирующие работу синапсов, и нейристоры, имитирующие нейроны. Если их соединить так, как это работает в человеческом мозге, то самые новые и совершенные алгоритмы будут более эффективно и быстро исполняться «в железе», — пояснил Антон Ханас, старший научный сотрудник лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ.
Сейчас нейросетевые технологии активно развиваются в своей программной части, но эти алгоритмы всё еще просчитывают на обычных электронных компьютерах. Для этого нужны очень мощные вычислительные машины нейроморфные компьютеры и огромное количество энергии, поэтому возможности нейросетей нельзя использовать в компактном автономном устройстве.
Нейрон в человеческом мозге имеет множество входов — дендритов и один выход — аксон, через который электрический импульс передается следующему нейрону. Каждая нервная клетка принимает множество импульсов, и в результате этого внутри нейрона на некоторое время повышается заряд. Как только он превышает пороговое значение, то импульс передается дальше.
Чтобы воспроизвести этот процесс искусственно, ученым необходимо три элемента:
- емкость — аналог мембраны нейрона, где накапливается заряд;
- механизм порогового срабатывания при определенном напряжении;
- механизм утечки заряда, если этот порог не пройден.
«Конечной целью является разработка масштабируемого компактного нейристора, в котором элементы создаются по тонкопленочной микроэлектронной технологии и соединяются, как в интегральной схеме. Но на предварительных этапах для отработки взаимодействия отдельных элементов можно использовать доступные на сегодня обычные конденсаторы.. В качестве порогового переключателя мы применяем старые советские газоразрядные лампы. Нам интересно реализовать переменную емкость, чтобы можно было имитировать участки мозга, где она различается. Это даст нам разные режимы работы нейронов», — рассказал Антон Ханас. Сейчас коллектив ученых создал прототипы порогового переключателя и емкости.
Материал подготовлен с использованием пресс-релиза и фото МФТИ.
