Inteligentní materiál, který se učí fyzickými změnami

Inteligentní materiál, který se učí fyzickými změnami, podobně jako funguje lidský mozek, by mohl být základem pro celou novou generaci počítačů. Radboudovi fyzici usilující o tento takzvaný „kvantový mozek“ učinili důležitý krok. Ukázali, že mohou strukturovat a propojovat síť jednotlivých atomů a napodobovat autonomní chování neuronů a synapsí v mozku. Podávají zprávy o svém objevu v Přírodní nanotechnologie.

S rostoucí celosvětovou poptávkou po výpočetní kapacitě je zapotřebí stále více datových center, která všechna spotřebovávají stále větší množství energie. „Je jasné, že musíme najít nové strategie pro ukládání a zpracování informací energeticky efektivním způsobem,“ říká vedoucí projektu Alexander Khajetoorians, profesor mikroskopie skenovací sondy na Radboud University.

“To vyžaduje nejen zdokonalení technologie, ale také základní výzkum průkopnických přístupů.” Naše nová myšlenka budování „kvantového mozku“ na základě kvantových vlastností materiálů by mohla být základem pro budoucí řešení pro aplikace v umělé inteligenci. “

Kvantový mozek

Aby umělá inteligence fungovala, musí být počítač schopen rozpoznávat vzorce ve světě a učit se nové. Dnešní počítače to dělají pomocí softwaru pro strojové učení, který řídí ukládání a zpracování informací na samostatném pevném disku počítače. “Dosud tato technologie, která je založena na staletém paradigmatu, fungovala dostatečně dobře.” Nakonec však jde o energeticky velmi efektivní proces, “říká spoluautor Bert Kappen, profesor neuronových sítí a strojové inteligence.

Fyzici z Radboud University zkoumali, zda hardware dokáže totéž bez softwaru. Zjistili, že vybudováním sítě atomů kobaltu na černém fosforu mohou vybudovat materiál, který ukládá a zpracovává informace podobným způsobem jako mozek a kupodivu se adaptuje.

Úvod do kvantového mozku

Samoadaptující se atomy

V roce 2018 Khajetoorians a kolegové ukázali, že je možné ukládat informace ve stavu jediného atomu kobaltu. Přiložením napětí k atommohli by vyvolat „spálení“, při kterém atom náhodně osciluje mezi hodnotou 0 a 1, podobně jako neuron. Nyní našli způsob, jak vytvořit soubory těchto atomů na míru, a zjistili, že chování těchto souborů při ohni napodobuje chování modelu podobného mozku používaného v umělé inteligenci.

Kromě pozorování chování špičkových neuronů dokázali generovat nejmenší dosud známou synapse. Nevědomky zjistili, že tyto soubory mají inherentní adaptivní vlastnost: jejich synapse změnily své chování v závislosti na tom, jaký vstup „viděly“. “Když jsme materiál stimulovali určitým napětím po delší dobu, byli jsme velmi překvapeni, když jsme viděli, že se synapse skutečně změnily.” Materiál přizpůsobil svou reakci vnějším podnětům, které dostával. Naučilo se to samo, “říká Khajetoorians.

Výzkum a vývoj kvantového mozku

Vědci nyní plánují zvětšit systém a vybudovat větší síť atomů a také se ponořit do nových „kvantových“ materiálů, které lze použít. Musí také pochopit, proč se atomová síť chová tak, jak je. “Jsme ve stavu, kdy můžeme začít dávat do souvislosti základní fyziku s biologickými koncepty, jako je paměť a učení,” říká Khajetoorians.

“Kdybychom v určitém okamžiku dokázali z tohoto materiálu postavit skutečný stroj, mohli bychom postavit výpočetní zařízení s vlastním učením, která jsou energeticky efektivnější a menší než dnešní počítače.” Ale pouze když pochopíme, jak to funguje – a to je stále záhadou -, můžeme optimalizovat jeho chování a vyvinout jej do technologie. Je to velmi vzrušující doba. “

Odkaz: „Atomový Boltzmannův stroj, který se dokáže přizpůsobit“ Brian Kiraly, Elze J. Knol, Werner MJ van Weerdenburg, Hilbert J. Kappen a Alexander A. Khajetoorians, 1. února 2021, Přírodní nanotechnologie.
DOI: 10.1038 / s41565-020-00838-4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

„Houboví duchové“ chrání pokožku, látku před toxiny a zářením

Houboví duchové vznikají extrakcí biologického materiálu z buněk hub. Uznání: Nathan Gianneschi lab / Northwestern University Inspirován houbou, novou formou syntetického melaninu, který působí...

Vezmeme 2D materiály pro rotaci

Ilustrace konceptu výpočetní techniky Spintronic. Vědci z Ústavu fyziky vysokého tlaku na univerzitě v Tskubě vyvíjejí nový tranzistor disulfidu molybdenu, který vytváří obraz rotace elektronů,...

Dva astronauti. Dva dny otevřených dveří. Dvě nádherné krajiny.

23. května 2012 Dva astronauti. Otevřeno dva dny. Dva úžasné výhledy na střechu světa. Astronauti z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) pořídili tyto fotografie Himálaje,...

Mars, P Plejády, Jupiter, Saturn a další vrcholy vzdušného dozoru v březnu 2021

Co se děje v březnu? Mars S přáteli v noci je pár skvělých planet zpět ... V prvním nebo tak nějakém březnovém týdnu uvidíte Mars...

Newsletter

Subscribe to stay updated.