Samsung представила ідею «копіювання і вставлення» мозку на нейроморфні чипи
Компанія Samsung поділилася новою ідеєю, яка наближає світ на крок ближче до створення нейроморфних чипів, здатних краще імітувати мозок. Ідея, що виникла у провідних інженерів і вчених Samsung та Гарвардського університету, була опублікована в Nature Electronics у вигляді статті під назвою «Нейроморфна електроніка, заснована на копіюванні і вставленні мозку».
Авторами статті стали Донхі Хем — науковий співробітник Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) і професор Гарвардського університету, Хонгкун Парк — професор Гарвардського університету, Сунгу Хван — президент і генеральний директор Samsung SDS та колишній керівник SAIT, а також Кінам Кім — віце-голова і генеральний директор Samsung Electronics.
«Зворотне проєктування мозку шляхом імітації структури і функцій нейронних мереж на кремнієвій інтегральній схемі було первинною метою нейроморфної інженерії, але залишається далекою перспективою. Тому фокус нейроморфної інженерії змістився від суворої імітації мозку до проєктів, натхненних якісними характеристиками мозку, включно з сигналами, що керуються подіями, та обробкою інформації в пам'яті. Тут ми досліджуємо сучасні підходи до нейроморфної інженерії і пропонуємо бачення, яке повертає нейроморфну електроніку до її первинної мети — зворотного проєктування мозку», — йдеться в науковому матеріалі.
Суть ідеї найкраще виражають два слова — «копіювати» і «вставити». У статті пропонується спосіб скопіювати карту нейронних зв'язків мозку за допомогою матриці наноелектродів, розробленої Хемом і Парком, і вставити цю карту у тривимірну мережу твердотільної пам'яті високої щільності, у технології якої компанія є світовим лідером.
За допомогою цього підходу копіювання і вставлення автори припускають можливість створення мікросхеми пам'яті, яка наближає унікальні обчислювальні характеристики мозку — низьке енергоспоживання, легке навчання, адаптацію до навколишнього середовища, а також автономність і пізнання. Ці характеристики завжди були поза межами досяжності сучасних технологій.
Мозок складається з великої кількості нейронів, а їхня схема розведення відповідає за функції органа. Тому знання карти є ключем до зворотного проєктування мозку.
Первинна мета нейроморфної інженерії, що з'явилася в 1980-х роках, полягала в тому, щоб імітувати таку структуру і функцію нейронних мереж на кремнієвому чипі. Це виявилося складним завданням, оскільки досі мало відомо про те, як велика кількість нейронів пов'язана між собою для створення вищих функцій мозку. Тому мету нейроморфної інженерії спростили до створення чипа, «натхненного» мозком, а не його точної імітації.
Автори статті пропонують спосіб повернення до початкової нейроморфної мети зворотного проєктування мозку. Матриця наноелектродів може ефективно входити в велику кількість нейронів, тож вона може записувати їхні електричні сигнали з високою чутливістю. Ці масивні паралельні внутрішньоклітинні записи інформують карту нейронного дротяного з'єднання, вказуючи, де нейрони з'єднуються між собою і наскільки сильні ці зв'язки. Отже, з цих контрольних записів можна витягти або «скопіювати» карту нейронної розводки.
Скопійовану нейронну карту потім можна «вставити» в мережу енергонезалежної пам'яті — наприклад, комерційну флеш-пам'ять, яка використовується в нашому повсякденному житті в твердотільних накопичувачах (SSD), або «нову» пам'ять, таку як резистивна пам'ять з довільним доступом (RRAM) — програмуючи кожну пам'ять так, щоб її провідність відображала силу кожного нейронного зв'язку в скопійованій карті.
Стаття робить крок уперед і пропонує стратегію швидкої вставки карти нейронної розводки в мережу пам'яті. Мережа спеціально спроєктованих енергонезалежних запам'ятовувальних пристроїв може вивчати і відображати карту нейронних зв'язків, коли вона напряму керується внутрішньоклітинними записаними сигналами. Це схема, яка напряму завантажує карту нейронних зв'язків мозку на мікросхему пам'яті.
Оскільки людський мозок має приблизно 100 млрд нейронів і приблизно в 1000 разів більше синаптичних зв'язків, остаточний нейроморфний чип потребуватиме приблизно 100 трлн спогадів. Інтеграція такого величезного обсягу пам'яті на одному чипі стала можливою завдяки тривимірній інтеграції пам'яті — технології, яку очолює Samsung і яка відкрила нову еру в цій індустрії.
Використовуючи свій передовий досвід у виробництві мікросхем, компанія планує продовжувати дослідження в галузі нейроморфної інженерії, щоб зміцнити своє лідерство в галузі напівпровідників штучного інтелекту наступного покоління.
«Бачення, яке ми представляємо, дуже амбітне. Але робота над такою героїчною метою розсуне межі машинного інтелекту, нейробіології та напівпровідникових технологій»
Це явно складне завдання для будь-якої компанії, адже не існує коду, необхідного для роботи віртуального мозку. Можливо, Samsung відкрила двері для штучного інтелекту, подібного до людського, але може минути дуже багато часу, перш ніж хтось досягне цієї мети.
