Samsung представила идею «копирования и вставки» мозга на нейроморфные чипы
Компания Samsung поделилась новой идеей, приближающей мир на шаг ближе к созданию нейроморфных чипов, которые могут лучше имитировать мозг. Идея, которая появилась у ведущих инженеров и ученых из Samsung и Гарвардского университета, была опубликована Nature Electronics в виде статьи под названием «Нейроморфная электроника, основанная на копировании и вставке мозга».
Авторами статьи стали Донхи Хэм — научный сотрудник Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) и профессор Гарвардского университета, Хонгкун Парк — профессор Гарвардского университета, Сунгу Хван — президент и генеральный директор Samsung SDS и бывший глава SAIT, а также Кинам Ким — вице-председатель и генеральный директор Samsung Electronics.
«Обратное проектирование мозга путем имитации структуры и функций нейронных сетей на кремниевой интегральной схеме было первоначальной целью нейроморфной инженерии, но остается далекой перспективой. Таким образом, фокус нейроморфной инженерии сместился со строгой имитации мозга на проекты, вдохновленные качественными характеристиками мозга, включая сигналы, управляемые событиями, и обработку информации в памяти. Здесь мы исследуем современные подходы к нейроморфной инженерии и предлагаем видение, которое возвращает нейроморфную электронику к ее первоначальной цели — обратной инженерии мозга», — говорится в научном материале.
Суть идеи лучше всего выражается двумя словами — «копировать» и «вставить». В статье предлагается способ скопировать карту нейронных связей мозга с помощью матрицы наноэлектродов, разработанной Хэмом и Парком, и вставить эту карту в трехмерную сеть твердотельной памяти высокой плотности, в технологии которой компания является мировым лидером.
С помощью этого подхода копирования и вставки авторы предполагают возможность создания микросхемы памяти, которая приближает уникальные вычислительные характеристики мозга — низкое энергопотребление, легкое обучение, адаптацию к окружающей среде, а также автономность и познание. Эти характеристики всегда были вне досягаемости современных технологий.
Мозг состоит из большого количества нейронов, а их схема разводки отвечает за функции органа. Таким образом, знание карты является ключом к обратному проектированию мозга.
Первоначальная цель нейроморфной инженерии, появившейся в 1980-х годах, состояла в том, чтобы имитировать такую структуру и функцию нейронных сетей на кремниевом чипе. Это оказалось трудной задачей, поскольку до сих пор мало что известно о том, как большое количество нейронов связано между собой в создании высших функций мозга. Таким образом, цель нейроморфной инженерии была упрощена до создания чипа, «вдохновленного» мозгом, а не точной его имитации.
Авторы статьи предлагают способ возвращения к исходной нейроморфной цели обратной инженерии мозга. Матрица наноэлектродов может эффективно входить в большое количество нейронов, поэтому она может записывать их электрические сигналы с высокой чувствительностью. Эти массивные параллельные внутриклеточные записи информируют карту нейронных проводов, указывая, где нейроны соединяются друг с другом и насколько сильны эти связи. Следовательно, из этих контрольных записей можно извлечь или «скопировать» карту нейронной разводки.
Скопированную нейронную карту затем можно «вставить» в сеть энергонезависимой памяти — например, коммерческую флэш-память, которая используется в нашей повседневной жизни в твердотельных накопителях (SSD), или «новую» память, такую как резистивная память с произвольным доступом (RRAM) — запрограммировав каждую память так, чтобы ее проводимость представляла силу каждой нейронной связи в скопированной карте.
Статья делает шаг вперед и предлагает стратегию быстрой вставки карты нейронной разводки в сеть памяти. Сеть специально спроектированных энергонезависимых запоминающих устройств может изучать и отображать карту нейронных связей, когда она напрямую управляется внутриклеточными записанными сигналами. Это схема, которая напрямую загружает карту нейронных связей мозга на микросхему памяти.
Поскольку человеческий мозг имеет примерно 100 млрд нейронов и примерно в 1000 раз больше синаптических связей, окончательный нейроморфный чип потребует примерно 100 трлн воспоминаний. Интеграция такого огромного количества памяти на одном чипе стала возможной благодаря трехмерной интеграции памяти — технологии, возглавляемой Samsung, которая открыла новую эру в этой индустрии.
Используя свой передовой опыт в производстве микросхем, компания планирует продолжить исследования в области нейроморфной инженерии, чтобы укрепить свое лидерство в области полупроводников искусственного интеллекта следующего поколения.
«Представляемое нами видение очень амбициозно. Но работа над такой героической целью раздвинет границы машинного интеллекта, нейробиологии и полупроводниковых технологий»
Это явно сложная задача для любой компании, поскольку не существует кода, необходимого для работы виртуального мозга. Возможно, Samsung открыла дверь для искусственного интеллекта, подобного человеческому, но может пройти очень много времени, прежде чем кто-нибудь достигнет этой цели.
