SLOBODA JE ODGOVORNOST

25. studenoga 2021.

SLOBODA JE ODGOVORNOST

SIMULACIJA MREŽE UMJETNOG MOZGA S KVANTNIM MATERIJALIMA

Revolucionarna znanstvena produktivnost Isaaca Newtona dok je bio izoliran zbog širenja bubonske kuge je postala legendarna. Fizičari sa Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu sada mogu zatražiti udio u analima znanosti potaknute pandemijom.

Tim istraživača i kolega s UC San Diego sa Sveučilišta Purdue, sada je simulirao osnivanje novih tipova računalnih uređaja s umjetnom inteligencijom koji oponašaju funkcije mozga, što je postignuće koje je ponovo proizašlo iz zatvaranja uzrokovanim pandemijom COVID-19. Kombinirajući nove superračunalske materijale sa specijaliziranim oksidima, znanstvenici su uspješno demonstrirali okosnicu mreža sklopova i uređaja koji odražavaju povezanost neurona i sinapsi u biološki utemeljenim neuronskim mrežama.

*Simulacije su opisane u Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Kako zahtjevi za propusnošću današnjih računala i drugih uređaja dosežu svoje tehnološke granice, znanstvenici rade na budućnosti u kojoj se novi materijali mogu orkestrirati kako bi oponašali brzinu i preciznost živčanog sustava nalik životinjama. Neuromorfno računanje temeljeno na kvantnim materijalima, koji pokazuju svojstva temeljena na kvantnoj mehanici, omogućuju znanstvenicima mogućnost da se kreću izvan granica tradicionalnih poluvodičkih materijala. Ova napredna svestranost otvara vrata novim uređajima koji su daleko fleksibilniji s nižim energetskim zahtjevima od današnjih uređaja. Neke od tih napora predvode docent na Odsjeku za fiziku Alex Frañó i drugi istraživači u UC San Diego Quantum Materials for Energy Efficient Neuromorphic Computing (Q-MEEN-C).

“U posljednjih 50 godina vidjeli smo nevjerojatna tehnološka dostignuća koja su rezultirala računalima koja su progresivno bila manja i brža – ali čak i ti uređaji imaju ograničenja za pohranu podataka i potrošnju energije”, rekao je Franñó, koji je bio jedan od autora PNAS-ovog rada, zajedno s bivšim kancelarom UC San Diega, predsjednikom UC-a i fizičarem Robertom Dynesom te naglasio: “Neuromorfno računalstvo inspirirano je procesima koji se pojavljuju u milijunima neurona, aksona i dendrita koji su povezani po cijelom našem tijelu u iznimno složenom živčanom sustavu.”

Kao eksperimentalni fizičari, Frañó i Dynes obično su zauzeti u svojim laboratorijima koristeći najsuvremenije instrumente za istraživanje novih materijala. No, s početkom pandemije, Frañó i njegovi kolege bili su prisiljeni u izolaciju zbog zabrinutosti kako će nastaviti svoje istraživanje. Na kraju su došli do spoznaje da svoju znanost mogu unaprijediti iz perspektive simulacija kvantnih materijala.

“Ovo je dokument o pandemiji”, rekao je Franñó. “Moji koautori i ja odlučili smo proučiti ovu problematiku iz više teorijske perspektive pa smo sjeli i počeli održavati tjedne sastanke (temeljene na Zoomu). Na kraju se ideja razvila i krenula.”

Inovacija istraživača temeljila se na spajanju dviju vrsta kvantnih supstanci – supravodljivih materijala na bazi bakrenog oksida i prijelaznih materijala metalnih izolatora koji se temelje na nikalnom oksidu. Stvorili su osnovne “uređaje petlje” koji se mogu precizno kontrolirati na nano skali s helijem i vodikom, odražavajući način na koji su neuroni i sinapse povezani. Dodavanjem više ovih uređaja koji međusobno povezuju i razmjenjuju informacije, simulacije su pokazale da bi na kraju omogućile stvaranje niza umreženih uređaja koji prikazuju emergentna svojstva poput životinjskog mozga.

Poput mozga, neuromorfni uređaji su dizajnirani kako bi poboljšali veze koje su važnije od drugih, slično načinu na koji sinapse važe važnije poruke od onih drugih.

“Iznenađujuće je da kada počnete ubacivati ​​više petlji, počinjete vidjeti ponašanje koje niste očekivali”, rekao je Franñó. “Iz ovog rada možemo zamisliti da to radimo sa šest, 20 ili stotinu ovih uređaja – onda se odatle eksponencijalno obogati. U konačnici cilj je stvoriti vrlo veliku i složenu mrežu ovih uređaja koji će imati sposobnost učenja i prilagodbe.”

Uz olakšana ograničenja pandemije, Frañó i njegovi kolege ponovno su u laboratoriju, testirajući teorijske simulacije opisane u PNAS dokumentu s instrumentima iz stvarnog svijeta.

Referenca:

Goteti US, Zaluzhnyy IA, Ramanathan S, Dynes RC, Frano A. Niskotemperaturne emergentne neuromorfne mreže s koreliranim oksidnim uređajima. PNAS. 2021; 118 (35). doi: 10.1073/pnas.2103934118

Izvor: ScientiStstudy

#medicinskaznanost #fizika #tehnologija

Prijašnja objava

NEZDRAVI MEĐULJUDSKI ODNOSI

Slijedeća objava

KLJUČ ZA RAZUMIJEVANJE EGZOPLANETARNIH SUSTAVA

Možda će Vas interesirati i ovo:

JELI OTKRIVENA TAMNA ENERGIJA?

Ne zna se više nego što se zna. Ispostavilo se da je otprilike 68 % svemira tamna energija. Nova studija izvješćuje da su neki neobjašnjivi rezultati eksperimenta XENON1T u Italiji možda uzrokovani tamnom energijom, a ne […]

NOVI HORIZONTI NA PLUTONU I CHARONU

Prije šest godina, NASA-ina svemirska letjelica New Horizons ispisala je povijest prvim istraživanjem izbliza sustava Pluton – pružajući prekrasne poglede i detaljne podatke o Plutonu i njegovom najvećem mjesecu Charonu, otkrivajući površine tih dalekih, tajanstvenih […]