3D-Rendering eines künstlichen Neurons. Rost-9D / iStock
Unser Gehirn ist ein unglaublich komplexes Organ, so sehr, dass es von der modernen Wissenschaft noch lange nicht vollständig verstanden wird.
Eine Sache, die wir wissen, ist, dass das menschliche Gehirn ein unglaublich effizientes Computergerät ist - es arbeitet mit einer viel langsameren Taktrate als moderne Mikroprozessoren noch Milliarden von Berechnungen pro Sekunde.
Jetzt versuchen MIT-Informatiker, die Recheneffizienz des menschlichen Gehirns mithilfe neuronaler Netze aus supraleitenden Nanodrähten zu kopieren.
Der "Computer" in unseren Köpfen
gemäß MIT Tech Review unser Gehirn wird von etwas mehr Energie angetrieben als "eine Schüssel Brei", während es die leistungsstärksten Supercomputer der Welt sind " verbrauchen Sie mehr Strom als in großen Städten. "
Trotzdem ermöglicht uns die unglaubliche Recheneffizienz des Gehirns, zu gehen, sich zu unterhalten, zu denken usw.
Seit einiger Zeit versuchen Informatiker, künstliche Neuronen aufzubauen, die in gehirnähnlichen Netzwerken verbunden sind. Dies würde im Prinzip zu einer deutlich höheren Energieeffizienz führen.
Supraleitende neuronale Netze
Emily Toomey und Kollegen vom MIT haben ein supraleitendes Neuron aus Nanodrähten entworfen. Sie behaupten, es sei ein Durchbruch, da es viele ähnliche Verhaltensweisen wie neuronale Netze im menschlichen Gehirn zeigt.
Theoretisch entspricht das Gerät des Forschers der Energieeffizienz des Gehirns und könnte "ein Baustein für eine neue Generation supraleitender neuronaler Netze sein, die weitaus effizienter sind als herkömmliche Rechenmaschinen". MIT-Pressemitteilung sagt.
Realistische Simulationen
Toomey und ihre Kollegen sagen, dass supraleitende Nanodrähte eine nichtlineare Eigenschaft haben, die es ihnen ermöglicht, sich wie echte biologische Neuronen zu verhalten.
Die Supraleitung des Nanodrahts bricht zusammen, wenn der durch ihn fließende Strom einen Schwellenwert überschreitet. Dies ahmt die Art und Weise nach, wie biologische Neuronen nur dann feuern, wenn das Eingangssignal einen Schwellenwert überschreitet.
Wenn außerdem die Supraleitung des Nanodrahts zusammenbricht, steigt der Widerstand plötzlich an und erzeugt einen Spannungsimpuls, der dem Aktionspotential oder den elektrischen Impulsen in einem Neuron erheblich ähnelt - Aktionspotential erzeugt effektiv Gehirnsignale.
Durch Anschließen des Nanodrahts an andere Drähte und Erstellen eines Netzwerks wird die Simulation noch realistischer.
Passend zum menschlichen Gehirn
Die Gruppe der Informatiker behauptet, dass ihr supraleitendes neuronales Netzwerk theoretisch in etwa mit dem menschlichen Gehirn übereinstimmen kann. 10 14 synaptische Operationen pro Sekunde pro Watt .
„Das Nanodrahtneuron kann aus Sicht der Leistung und Geschwindigkeit eine äußerst wettbewerbsfähige Technologie sein“, sagte die Gruppe in der Pressemitteilung des MIT.
"Das Ergebnis wäre ein großer neuromorpher Prozessor, der als spikendes neuronales Netzwerk trainiert werden könnte, um Aufgaben wie die Mustererkennung auszuführen, oder zur Simulation der Spikedynamik eines großen, biologisch realistischen Netzwerks verwendet werden könnte", heißt es.
Wie immer ist Geduld der Schlüssel: Supercomputer für neuronale Nanodrahtnetzwerke werden bei weitem nicht Realität, aber die Ergebnisse sind vielversprechend.
Weitere Informationen zu supraleitenden Neuronen finden Sie im Forschungsbericht des MIT-Teams. hier .