Creierul albinei copiat pentru a crea cip-uri pentru calculatoare

Creierul albinei copiat pentru a crea cip-uri pentru calculatoare

Oamenii de știință din cadrul Laboratorului Național Argonne au fost pionierii unui cip de calculator neuromorfic de ultimă oră - modelat pe creierul albinelor, muștelor și al altor insecte - care pot învăța rapid, adapta și utiliza substanțial mai puțină putere decât omologii săi convenționali.

Fizicianul care conduce o echipă interdisciplinară care a dezvoltat designul de ultimă generație a vorbit recent cu Nextgov despre potențialul cipurilor de a promova inteligența artificială.

„Dacă pornim din punct de vedere al biologiei, ne folosim noi înșine, oamenii, ca model pentru sisteme inteligente, desigur. Dar există multe alte ramuri pe care evoluția le-a luat acolo unde puteți obține o putere de calcul mare, ”a spus Angel Yanguas-Gil, principalul om de știință al materialelor din divizia Applied Materials din Argonne. „Insectele sunt una dintre aceste zone”.

Limitările în calculul contemporan au motivat echipa să caute abordări științifice alternative care să se aplice microelectronicii și materialelor care le compun. În ultimii 70 de ani, oamenii au obținut mult mai bine în realizarea componentelor fizice de calcul și este într-un punct în care devine dificil să îmbunătățești continuu dispozitivele fizice, a spus el. Dispozitivele personale devin simultan mai mici și mai inteligente, iar observatorii din industrie anticipează un avânt iminent în senzorii inteligenti, care vor necesita mai puțină putere pentru calcul. Și învățarea automată și rețelele neuronale profunde evoluează de asemenea, dar Yanguas-Gil a remarcat că sunt în general înguste și instruite în limită.

Însă, în cazul în care sistemele tradiționale de AI și de calcul sunt limitate, complexitatea și viabilitatea insectelor oferă un sistem model bun și un sentiment modern de promisiune.

„Am tendința să văd o insectă ca un sistem autonom care consumă miliți de putere de energie și că, în cazul albinelor, pot să parcurgă kilometri și să se întoarcă, în esență știu calea lor de întoarcere și pot să rezolve probleme, și pot învăța sarcini la care nu au fost expuse, chiar și din punct de vedere evolutiv ”, a spus Yanguas-Gil.




Evoluția a fost foarte nemiloasă pentru insecte, iar oamenii au înțeles că insectele inteligente mor de foame mai devreme pentru că consumă mai multă energie, a explicat el. În mod esențial, permite insectelor să calculeze lucrurile în timp ce consumă doar o cantitate mică de putere. Mai mult, insectele integrează, de asemenea, multe intrări diferite de detectare, au receptori pentru diferite tipuri de substanțe chimice, pot procesa vântul și se pot orienta pe baza luminii solare, iar unii pot sesiza câmpul magnetic. „Deci, cu puțini neuroni, sunt senzori puternici,  sunt eficienți din punct de vedere al puterii și pot funcționa într-un mediu foarte zgomotos, aparent foarte priceput”, a spus el.

Fizicianul a adăugat că atunci când cercetătorii privesc cu aspirație creierul uman, apar dificultăți din cauza atâtor neuroni. O albină, pe de altă parte, are 1 milion de neuroni, iar o musca are 100.000. Stupii, coloniile de furnici și alte comunități de insecte funcționează frecvent și prospera, în medii descentralizate, la fel ca spațiul tehnologiilor viitoare.

„Cred că cipul profită de instrumentele pe care evoluția le-a oferit insectelor și o idee este că insectele au un context intern și, într-un mod mult mai primitiv, se gândesc și la lume, iar sistemul lor nervos reflectă o parte din tipul de modele pe care le vezi în lumea reală ”, a spus Yanguas-Gil. „Și asta este ceva pe care îl aducem în cip-urile noastre. Dacă vrem să facem lucrurile foarte eficiente, trebuie să profităm de simetriile pe care le avem în lumea noastră. ”

Petrecând „probabil prea multe ore” studiind neuroștiința insectelor - o zonă în afara învățământului său educațional - el și echipa sa au lucrat inițial pentru a înțelege creierul insectelor din punct de vedere al ingineriei ca un sistem dinamic. Apoi au lucrat la extrapolarea componentelor necesare din lumea erorilor într-un domeniu de aplicație și au tradus-o ulterior în hardware.

În cele din urmă, echipa și-a propus să înțeleagă mai bine modul de utilizare a materialelor noi și emergente pentru a face cipurile mai eficiente din punct de vedere al calculului. Eforturile lor de a proiecta și simula un nou cip neuromorfic au condus Yanguas-Gil la două descoperiri pivotante. Au fost capabili să folosească filtre și greutăți care afectează conexiunile neuronale în timp real, în funcție de ceea ce sistemul consideră important și au creat un nou material nanocompozit - oxid de aluminiu de tungsten - care poate permite cipului să funcționeze „la niveluri de putere mult sub un watt .“

„Dacă doriți să faceți un cip care se comportă ca o insectă, aveți nevoie de materiale care să poată schimba proprietățile și să poată menține acele modificări”, a spus el.


Tehnologia are multe aplicații din lumea reală, în special în medii extreme. De exemplu, el a spus că Argonne lucrează cu orașul și Universitatea din Chicago pentru a instala senzori de oraș inteligent care să utilizeze date și să monitorizeze lucruri precum calitatea aerului, traficul și clima. Yanguas-Gil a spus că cip-urile ar putea susține senzorii, învățând în timp real să detecteze gazele otrăvitoare. Cip-urile pot fi de asemenea  utilizate în zone extrem de fierbinți din jurul reactoarelor nucleare, unde, precum o muscă poate fi capabila să detecteze și să răspundă la anomalii, cum nu sunt capabile cip-urile de la ora actuala. De asemenea, pot avansa și accelera viitorul explorării spațiale. Noul sistem de cipuri copiate dupa insecte ar putea oferi un sentiment de robustete în arhitectura sa care ar face ca eșecurile să fie mai puțin catastrofice.

"În aplicațiile spațiale, acesta este un exemplu bun, deoarece puterea este foarte solicitantă, este ceva unde vrei să calculezi cu mai puține cantități de putere", a spus Yanguas-Gil. „Și gama de misiuni care se propun în viitor vor necesita un grad de autonomie mult mai mare.”


HiveAlive 2 litri - Supliment Nutritiv pentru Albine NOU
HiveAlive 2 litri - Supliment Nutritiv pentru Albine Tratamente apicole si stimulenti
HiveAlive 2 litri - Supliment Nutritiv pentru Albine HiveAlive™ este un...
595,00 RON
HiveAlive 500 ml - Supliment Nutritiv pentru Albine NOU
HiveAlive 500 ml - Supliment Nutritiv pentru Albine Tratamente apicole si stimulenti
HiveAlive™ este un supliment nutritiv pentru albine care ajută la...
245,00 RON
HiveAlive 100 ml - Supliment Nutritiv pentru Albine NOU
HiveAlive 100 ml - Supliment Nutritiv pentru Albine Tratamente apicole si stimulenti
HiveAlive™ este un supliment nutritiv pentru albine care ajută la...
65,00 RON
Chit colorat pentru reparat stupii 0.4 kg- STEJAR NOU
Chit colorat pentru reparat stupii 0.4 kg- STEJAR Vopsea pentru stupi
CHIT COLORAT PENTRU LEMN - PE BAZA DE APA - Culoare: STEJAR Gramaj: 0.4...
15,00 RON
Chit colorat pentru reparat stupii 0.4 kg- PIN NOU
Chit colorat pentru reparat stupii 0.4 kg- PIN Vopsea pentru stupi
CHIT COLORAT PENTRU LEMN - PE BAZA DE APA - Culoare: PIN Gramaj: 0.4 kg...
15,00 RON
Chit colorat pentru reparat stupii 0.4 kg- PALISANDRU NOU
Chit colorat pentru reparat stupii 0.4 kg- PALISANDRU Vopsea pentru stupi
CHIT COLORAT PENTRU LEMN - PE BAZA DE APA - Culoare: PALISANDRU Gramaj:...
15,00 RON




Taguri:

Comentarii