Τρίτη, 12 Μαΐου 2015

Το πρώτο τεχνητό νευρωνικό κύκλωμα. An Important Step in Artificial Intelligence

Το νευρωνικό κύκλωμα προσπαθεί να μιμηθεί τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Researchers in UCSB’s Department of Electrical and Computer Engineering are seeking to make computer brains smarter by making them more like our own. Artist's concept of a neural network. Photo Credit: Illustration by Peter Allen

Ερευνητές στις ΗΠΑ πραγματοποίησαν ένα μικρό αλλά σημαντικό βήμα στο πεδίο της τεχνητής νοημοσύνης, παρουσιάζοντας ένα απλό λειτουργικό τεχνητό νευρωνικό κύκλωμα. Για πρώτη φορά, ένα τέτοιο κύκλωμα, που προσπαθεί να μιμηθεί τον ανθρώπινο εγκέφαλο, αποτελείται από περίπου 100 τεχνητές συνάψεις και είναι λειτουργικό, καθώς μπορεί να εκτελέσει μία απλή ανθρώπινη εγκεφαλική λειτουργία: την ταξινόμηση μίας εικόνας.

Το δίκτυο

The research team, clockwise from top left: Farnood Merrikh-Bayat, Brian Hoskins, Dmitri Strukov, Gina Adam. Not in photo: Lead author Mirko Prezioso. Photo Credit: Sonia Fernandez

Μηχανικοί του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Σάντα Μπάρμπαρα, με επικεφαλής τον καθηγητή Ντμίτρι Στρούκοφ του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ ανακοίνωσαν ότι το λεγόμενο «ολοκληρωμένο νευρομορφικό δίκτυο» μπορεί σταδιακά, με περαιτέρω εξέλιξη, να επεκταθεί, ώστε σιγά-σιγά να μοιάσει περισσότερο στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Κάτι καθόλου εύκολο, ασφαλώς, με δεδομένο ότι ο εγκέφαλός μας διαθέτει ένα τετράκις εκατομμύριο συνάψεις, δηλαδή συνδέσεις νευρώνων (εγκεφαλικών κυττάρων).

Παρόλες τις αδυναμίες του, ο ανθρώπινος εγκέφαλος παραμένει πρότυπο υπολογιστικής ισχύος και αποτελεσματικότητας για τους μηχανικούς, που πασχίζουν να δημιουργήσουν πιο έξυπνους τεχνητούς εγκεφάλους, κάνοντάς τους να μοιάζουν περισσότερο με τους ανθρώπινους.
  
Τα εξαρτήματα

An artificial synaptic circuit of the type used in the demonstration. Photo Credit: Sonia Fernandez

Το πρωτοποριακό νευρομορφικό κύκλωμα βασίζεται στα λεγόμενα «memristor» -συνδυασμός των λέξεων μνήμη (memory) και αντίσταση (resistor)- τα οποία αντικαθιστούν τα συμβατικά τρανζίστορ. Τα memristor είναι ηλεκτρονικά εξαρτήματα που βασίζονται στην κίνηση όχι των ηλεκτρονίων, αλλά των ιόντων, μιμούμενα τον τρόπο που τα ανθρώπινα νευρικά κύτταρα γεννούν και μεταδίδουν τα ηλεκτρικά σήματα.

Όμως, για να μπορέσει η τεχνητή νοημοσύνη, έστω, να προσεγγίσει κάπως τη βιολογική ανθρώπινη νοημοσύνη, θα χρειασθούν πολύ περισσότερα memristor να ενσωματωθούν στα νευρομορφικά δίκτυα. Μόνο τότε αυτά θα γίνουν πιο πολύπλοκα και πιο «φυσικά» στη λειτουργία τους, κάνοντας τα ίδια πράγματα που το ανθρώπινο μυαλό εκτελεί αβίαστα και χωρίς ιδιαίτερη κατανάλωση ενέργειας.

Οι Αμερικανοί ερευνητές, πάντως, όπως δήλωσαν, αισιοδοξούν ότι τα μελλοντικά «τσιπάκια» θα ενσωματώνουν τέτοια τεχνητά νευρομορφικά κυκλώματα, αυξάνοντας έτσι κατακόρυφα τις δυνατότητες των υπολογιστών. Όμως, για να γίνει αυτό, το αμέσως επόμενο πρακτικό βήμα θα είναι να καταφέρουν να ενσωματώσουν αποδοτικά ένα νευρομορφικό δίκτυο από memristor στην υπάρχουσα συμβατική τεχνολογία δημιουργίας ημιαγωγών (τσιπ). Το επίτευγμα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».