К работе над нейрокомпьютерами подключилась лаборатория Сандия

Исследователи Национальной лаборатории Сандия работают над созданием компьютеров, которые смогут мгновенно реагировать на ситуации, возникающие в реальном мире, и будут потреблять столько же энергии, сколько 20-ваттная лампочка.

В настоящее время единственной «машиной», способной справляться с подобными задачами, является человеческий мозг.

Вот почему ученые пытаются проектировать компьютерные системы, которые больше напоминали бы не обычный компьютер, а мозг .

«Современные компьютеры прекрасно подходят для ведения бухгалтерии и решения научных задач, зачастую описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, но вот что касается здравого смысла, выявления новых принципов, преодоления неоднозначностей и принятия интеллектуальных решений, здесь им до совершенства еще очень далеко», – отметил руководитель направления когнитивных наук Национальной лаборатории Сандия Джон Вагнер.

Ученые лаборатории Сандия, одного из крупнейших научно-исследовательских подразделений Министерства энергетики США, работают сегодня над созданием нейрокомпьютера в рамках долгосрочной исследовательской программы проектирования перспективных компьютерных систем.

«Мы пытаемся понять, какие преимущества сулит нам система такого рода, и какие типы устройств и архитектур понадобятся для ее реализации, – сообщил исследователь микросистем лаборатории Сандия Мурат Окандан. – На обычной системе вы сможете выполнять только точные расчеты. Только точные расчеты, и больше ничего. Нейрокомпьютеры обращаются к истории или своей памяти, пытаясь выдавать прогнозы на основе хранящейся в ней информации. А это совершенно иная область».

Ожидается, что нейрокомпьютеры будут успешнее справляться с решением проблем Больших Данных, над которыми работает правительство США и многие крупные компании. Они должны лучше проявить себя при создании автономных и полуавтономных систем, которым нужна гораздо более высокая вычислительная мощность и большая эффективность энергопотребления.

Компьютеры, функционирующие по принципу человеческого мозга, лучше управляют беспилотными летательными аппаратами, роботами и удаленными датчиками. Они идеально подходят для проведения сложного анализа.

«Системы эти смогут выявлять принципы и аномалии, чувствовать, какое решение подходит в данной ситуации, а какое — нет», – пояснил Окандан.

Нейрокомпьютеры по своему функционированию отличаются от современных компьютерных систем, представляющих собой вычислительные машины с процессором и памятью, в которой хранятся программы и данные. Сегодняшние машины за один процессорный цикл выбирают команду программы и данные из памяти для ее выполнения. Параллельные и многоядерные компьютеры одновременно выполняют более одной операции, но в них все равно используется тот же самый основополагающий подход.

Архитектура нейрокомпьютеров будет совершенно другой.

«Эти машины будущего должны объединить вычислительные ресурсы и ресурсы хранения в рамках единой сетевой архитектуры, так что одни и те же компоненты будут отвечать как за обработку, так и за хранение данных, а обработка данных будет осуществляться всеми узлами, функционирующими одновременно, – подчеркнул Вагнер. – О последовательном и пошаговом процессе речи здесь не идет. Вся сетевая обработка выполняется одновременно. Поэтому происходит это очень эффективно и очень быстро».

Для архитектуры нейронных компьютеров характерно наличие огромного числа рабочих соединений.

Каждый нейрон в нейронной структуре поддерживает соединения еще примерно с 10 тыс. нейронов. Транзисторы же обычного компьютера в статической структуре устанавливают соединения в среднем с четырьмя другими транзисторами.

В ближайшие годы исследователям из лаборатории Сандия предстоит создать простые формы новой архитектуры. На построение же более сложных систем уйдут десятки лет.