Исследователи Техасского университета в Далласе представили революционную разработку — нейроморфный компьютер, архитектура которого копирует принципы работы человеческого мозга. В отличие от классических систем, эта вычислительная платформа усиливает связи между искусственными нейронами при их активации, имитируя естественный процесс обучения, при котором мозг укрепляет часто используемые нейронные пути для обработки и запоминания информации.
Энергоэффективность и скорость обучения
По словам учёных, созданный ими процессор, вдохновлённый биологическим мозгом, демонстрирует впечатляющие преимущества: он обучается значительно быстрее и потребляет меньше энергии по сравнению с современными системами искусственного интеллекта. Это открытие может стать основой для создания мощных и экономичных инструментов, способных снизить зависимость от энергоёмких дата-центров. В перспективе подобные технологии позволят осуществлять сложные вычисления и обучение моделей ИИ непосредственно на мобильных устройствах, таких как смартфоны или носимые гаджеты.
Ограничения классической архитектуры
Традиционные компьютеры построены по принципу разделения функций: данные хранятся на одном носителе, а их обработка выполняется на отдельном процессоре. Как пояснил доцент кафедры электротехники и вычислительной техники доктор Джозеф С. Фридман, такая архитектура фон Неймана существенно ограничивает способность ИИ к эффективным умозаключениям — тому, что мозг делает интуитивно. Для обучения современных ИИ-систем требуются колоссальные объёмы размеченных данных и выполнение чрезвычайно ресурсоёмких тренировочных вычислений, стоимость которых нередко исчисляется сотнями миллионов долларов.
Принцип нейроморфных вычислений
В отличие от традиционного подхода, нейроморфные компьютеры интегрируют обработку информации и хранение памяти в едином пространстве, подобно тому, как это происходит в человеческом мозге, где нейроны и синапсы работают в тесной взаимосвязи. Синапсы — соединения между нейронами — динамически укрепляются или ослабевают в зависимости от паттернов нейронной активности, что позволяет мозгу непрерывно адаптироваться и обучаться на основе опыта.
В основе разработки техасских учёных лежит нейробиологический принцип, сформулированный доктором Дональдом Хеббом и известный как закон Хебба: «Нейроны, которые возбуждаются вместе, связываются вместе».
Обратите внимание: NASA инвестирует в футуристический телескоп, который будет строить сам себя в космосе.
Фридман уточнил, что в их системе, если один искусственный нейрон активирует другой, проводимость синаптического соединения между ними увеличивается, формируя более прочную связь.Технологическая реализация: магнитные туннельные переходы
Для имитации синаптических связей между нейронами исследовательская группа использовала наноразмерные устройства — магнитные туннельные переходы. Эти элементы состоят из двух магнитных слоёв, разделённых тонким изолирующим барьером. Когда магнитные ориентации слоёв совпадают, электроны легче проходят через барьер, что аналогично усилению синаптического сигнала. Магнитные туннельные переходы были интегрированы в прототип нейроморфного компьютера в качестве сетевых реле, имитирующих процессы обучения и распознавания паттернов. По мере прохождения сигналов через эти переходы их соединения адаптируются, усиливая определённые вычислительные пути, — так же, как синаптические связи в мозге укрепляются в процессе обучения. Подобная конструкция обеспечивает не только эффективную обработку, но и надёжное хранение информации.
Перспективы и будущее развитие
Следующим этапом работы команды станет масштабирование рабочего прототипа до более крупных и сложных систем. В случае успеха и создания коммерчески жизнеспособной платформы, нейроморфные компьютеры, благодаря своей низкой энергопотребности и сокращённому времени обучения, смогут наделить продвинутым интеллектом мобильные устройства без необходимости в гигантских вычислительных мощностях. Фридман подчеркнул, что их исследование указывает на потенциально новый путь создания компьютеров, вдохновлённых мозгом, которые способны к автономному и непрерывному обучению.
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Communications Engineering.
03.11.2025 238 FacebookXVKontakteOdnoklassnikiTelegram Подпишитесь на нас:Вконтакте / Telegram / Дзен НовостиБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Учёные из Техасского университета в Далласе разработали нейроморфный компьютер, который функционирует подобно человеческому мозгу.