Az agy egyik legkáprázatosabb tulajdonsága, hogy rendkívül energiatakarékos módon képes információt feldolgozni. Meglepő módon az emberi agy körülbelül annyi energiát használ, mint a hűtőszekrényekben található kisméretű villanykörte, ami nagyjából 15 Watt energiát jelent a test teljes 70 Wattos fogyasztásából. Ez leginkább annak köszönhető, hogy az agy a szerkezetét és a működését folyamatosan fejleszti az új idegsejtek képződése, illetve új kapcsolatok létrehozása által. Arányaiban véve az agy jóval gazdaságosabb, mint az ember által épített számítástechnikai eszközök.

Az Indiana államban található Purdue Egyetem kutatói egy olyan neuromorf eszközt fejlesztettek ki, mely az agyhoz hasonlóan képes átépíteni a saját szerkezetét – adta hírül az IEEE SPectrum. Az eszköz megépítéséhez a napelemgyártásban is egyre népszerűbbé váló perovszkit nevű anyagot vették alapul. A Purdue Egyetem munkatársai kutatásuk eredményeit a Science magazin oldalán publikálták.

A kutatók protonokat építettek be perovszkit-nikkelátba. Az elektromos impulzusok hatására a protonok átrendeződnek az anyag rácsában, megváltoztatva annak tulajdonságait, illetve elektromos vezetőképességét, ezáltal igény szerint lehetséges változtatni, hogy az eszköz ellenállásként, kondenzátorként, neuronként vagy szinapszisként funkcionáljon. Ráadásul ezen funkciók között a másodperc milliárdod része alatt tud váltani.

A tesztek során az új típusú áramkört egy neurális hálózat működtetéséhez használták, és megállapították, hogy az apró berendezés feladatnak megfelelően változó struktúrája sokkal hatékonyabbá tette a neurális hálózat működését. A prototípus a kísérletek alatt 1,6 millió átkapcsolást hajtott végre a különböző funkciók között. A tesztelés során a hálózat sokkal eredményesebben hozott döntéseket egy statikus hardveren futó verzióhoz képest.

Hogyan működik egy neuron-hálózat, amiről a neurálisat mintázzák? A mesterséges neurális hálózat mesterséges idegsejtekből, azaz csomópontokból áll, és létrehozásakor alapvetően a létező, biológiai neuronhálózatokról mintázzák meg. De mi történik akkor, ha az említett biológiai neuronhálózat koncepcionális megértése eleve hibás?

Az alkotói szerint a találmány olyan neurális hálózatok működtetésében lehet igazán eredményes, melyek a feladat igényei szerint változtatják számítási kapacitásukat, szükség esetén növelve, illetve akár csökkentve is azt, ha az eszköz rendszeresem inaktív csomópontokat észlel, ez által pedig a működés sokkal hatékonyabbá és energiatakarékossá válhat. A találmány segítségével sokat egyszerűsödhetnek a mesterséges intelligenciákhoz tervezett áramkörök, hiszen nincsen szükség rengeteg különböző funkciót ellátó egységre.

A kutatók szerint a technológia még ugyan gyerekcipőben jár, de a mai félvezető-gyártók által használt gyártási technológiákkal kompatibilis, azaz ha a további fejlesztéseknek köszönhetően sorozatgyártásra alkalmassá válik, akkor a már meglévő gyárakban hamar hozzá lehetne fogni hasonló alapon működő berendezések gyártásába.

(Fotó: Purdue Egyetem)

A Samsung arra készül, hogy egy az egyben lemásolja az emberi agyat és átültesse flashmemóriákba Ez nyolcvanhat milliárd neuron összes szinapszisának másolatát jelentené több billió chipen. A módszerrel visszatérnének a neuromorfikus számítások eredeti célkitűzéséhez, hogy visszafejtsék az agy titokzatos működését.