Создан чип, способный учиться «на ходу», как человеческий мозг

Когда человеческий мозг узнает что-то новое, он адаптируется. Но когда искусственный интеллект (ИИ) узнает что-то новое, он склонен забывать уже изученную информацию. Ученые из Университета Пердью (США) создали компьютерные чипы, которые могут динамически перестраиваться, чтобы воспринимать новые данные, как это делает мозг, помогая ИИ продолжать учиться.

Научная статья опубликована в журнале Science, кратко об открытии сообщили в университете.

«Мозг живых существ может учиться на протяжении всей жизни. Теперь мы создали искусственную платформу, благодаря которой так учиться смогут машины», — сказал Шрирам Раманатан, профессор Университета Пердью.

В отличие от мозга, который постоянно формирует новые связи между нейронами, чтобы обеспечить возможность обучения, схемы в компьютерном чипе не меняются. Схема, которую машина использует годами, ничем не отличается от схемы, изначально созданной для машины на заводе. Эта проблема не позволяет сделать ИИ более подвижным, что необходимо, например, для автономных транспортных средств или роботов в космосе. В этих условиях устройства должны были бы принимать решения самостоятельно и изолированно.

Раманатан и его команда создали новую аппаратную часть, которая может перепрограммироватся по необходимости с помощью электрических импульсов. Раманатан считает, что эта адаптируемость позволит устройству взять на себя функции, необходимые для создания компьютера, похожего на мозг.

«Если мы хотим построить компьютер или машину, вдохновленную мозгом, то, соответственно, мы хотим иметь возможность непрерывно программировать, перепрограммировать и менять чип», — сказал Раманатан.

Небольшой прямоугольный чип изготовлен из никелата перовскита, который очень чувствителен к водороду. Электрические импульсы с разным напряжением позволяют устройству изменять концентрацию ионов водорода за наносекунды, создавая состояния, которые, как обнаружили исследователи, могут быть сопоставлены с соответствующими функциями в мозге. Например, когда в центре устройства больше водорода, оно может действовать как нейрон, отдельная нервная клетка. С меньшим количеством водорода чип служит синапсом, соединением между нейронами, которое мозг использует для хранения информации в нейронных цепях.

Ученые доказали, что внутренняя физика этого устройства создает динамическую структуру для искусственной нейронной сети, которая способна более эффективно распознавать образцы и цифры электрокардиограммы по сравнению с нейросетью предыдущего поколения. Новый вариант ИИ использует «резервуарные вычисления», которые объясняют, как разные части мозга общаются и передают информацию.

Исследователи из Пенсильванского государственного университета также продемонстрировали в этом исследовании, что по мере появления новых задач динамическая сеть может «выбирать», какие схемы лучше всего подходят для решения.

Чип совместим с современными полупроводниками и может работать при комнатной температуре.

«Эксперименты показали, что это очень надежное устройство. После более миллиона циклов реконфигурация всех функций удивительно воспроизводима», — сказал доктор Майкл Парк.