How to Wire a Computer Like a Human Brain
En ny æra af computing er lige tættere, som forskere har skabt designet og kører den første nogensinde praktiske test for en kunstig synaps, der kunne lade computere gentage nogle af hjernens mest kraftfulde og indviklede funktioner.
Selv om computere kan virke mere magtfulde end vores hjerner, kan vi faktisk håndtere et meget bredere udvalg af mulige signaler end "on" og "off" af binære, takket være synapserne, som håndterer forbindelserne mellem neuroner.
Replikering af denne kapacitet i en computer kræver kunstige synapser, som pålideligt kan sende alle de subtly forskellige signaler. Som de beskriver i mandags udgave af tidsskriftet Naturmaterialer, har forskere ved Massachusetts Institute of Technology udført, hvad de kalder den første nogensinde praktiske test af en sådan kunstig synapse, som frigiver det såkaldte neuromorfe computing.
Mens testene kun skete i computersimuleringer, var testene lovende. Forskerne brugte kunstige synaps designs til at genkende forskellige håndskrift prøver. Den simulering, de løb, lykkedes næsten at matche hvad eksisterende traditionelle algoritmer kan gøre med hensyn til nøjagtighed - 95 versus 97 procent - hvilket er et imponerende udgangspunkt for tech i er absolut barndom.
Traditionelle digitale computere stole på binær signalering. En værdi på én betyder "on", mens en værdi på nul betyder "off". Da computere kan udføre specifikke beregninger meget hurtigere og mere effektivt end vi kan, er det let at antage, at denne binære tilgang er bedre end hvad der sker i vores hjerner.
Men den analoge opsætning af de 100 milliarder neuroner i hver af vores hjerner er uden tvivl meget mere sofistikeret. Den 100 billioner synapser, der styrer forbindelserne mellem disse neuroner, sender ikke bare til eller fra signaler.
De forskellige typer og antal ioner, der strømmer over en given synaps, bestemmer, hvor stærkt et signal det sender til en bestemt neuron, og det spektrum af mulige meddelelser betyder, at vores hjerne kan låse op for en langt større række beregninger. Hvis computere kunne tilføje den slags kompleksitet til deres allerede betydelige værktøjer, ville du se på nogle alvorligt kraftfulde maskiner - og de ville heller ikke være gigantiske.
Her er problemet: Naturen har haft et par milliarder år for at perfektere synapserne i vores hjerner og i andre arter. Forskere har kun forsøgt at skabe syntetisk ækvivalent i nogle år, og der er nogle store hindringer. Den største er, at enhver kunstig synapse skal pålideligt sende præcis den samme slags signal for hver indgang, den modtager, ellers forbyder intriciteten bare kaos.
"Når du anvender en spænding til at repræsentere nogle data med din kunstige neuron, skal du slette og kunne skrive den igen på samme måde," sagde Kim. "Men i et amorft faststof, når du skriver igen, går ionerne i forskellige retninger, fordi der er mange fejl. Denne strøm ændrer sig, og det er svært at kontrollere. Det er det største problem - ikke-uniformitet af den kunstige synapse."
MIT-forskerne er optimistiske, deres design har gjort betydelige fremskridt på dette problem ved at bruge et andet materiale, et enkeltkrystallinsk silicium, der udfører perfekt uden defekter. I en simulering konstruerede forskerne kunstige synapser oven på dette fundament ved hjælp af det fælles transistormateriale silicium germanium, de kunne skabe strømme, der varierede kun omkring fire procent mellem forskellige synapser. Det er ikke perfekt, men det er en enorm forbedring af, hvad der er opnået tidligere.
I øjeblikket er dette arbejde teoretisk, og der er en forskel på at demonstrere lovende resultater i en simulering versus det at realisere det i en egentlig verdenstest. Men Kim og hans team er optimistiske.
"Dette åbner en springbræt for at producere ægte kunstig hardware," sagde han.
Brain Chips hjalp en paralyseret mand touch igen
Et hjerneimplantat har genoprettet berøring i hånden af en lammet mand, der beskrev fornemmelserne som efterligning af naturlig berøring. Denne opdagelse kan lede udformningen af bedre neuroprostetiske lemmer.
Silicon Chips Se Major Quantum Computer Advance, siger forskere
Forskere var i stand til at gøre elektroner og fotoner inde i en silicone chip kommunikerer med hinanden. Et skridt i forsker mod en kvantecomputer.
Forbindelse mellem depression og søvnløshed fundet i Brain Reveal Scientists
I en undersøgelse udgivet onsdag i "JAMA Psychiatry" afslører et team af forskere, at der er neurale led i hjernen, der ligger til grund for oplevelsen af depression og søvnløshed. Forskere siger at vide, at dette kan føre til bedre behandlinger, der retter sig mod bestemte dele af hjernen.