Vedci ukázali neurónovú sieť vytvorenú z memristorov

Vý­skum­ní­ci z Uni­ver­si­ty of Ca­li­for­nia a Sto­ny Brook Uni­ver­si­ty vy­tvo­ri­li čip neu­ró­no­vej sie­te, kto­rý bol pos­ta­ve­ný na pou­ži­tí mem­ris­to­rov. Ide o mem­ris­to­ro­vú sieť z oxidu ko­vov, kto­rá neob­sa­hu­je tran­zis­to­ry. Pri de­monštrá­cii bo­la schop­ná roz­poz­ná­vať vzo­ry v jed­no­du­chých čier­no­bie­lych ob­ra­zoch s veľ­kos­ťou 3 × 3 pixe­ly a kla­si­fi­ko­vať ich do tried rep­re­zen­to­va­ných tro­mi pís­me­na­mi (Z, V a N). Pos­tup je šká­lo­va­teľ­ný, tak­že by bo­lo mož­né vy­tvo­re­nie väč­šej neu­ro­mor­fnej sie­te, kto­rá by bo­la schop­ná rie­šiť ná­roč­nej­šie úlo­hy.

Spo­čiat­ku sa v roz­poz­ná­va­ní vy­sky­to­va­li chy­by, ale s väč­ším poč­tom opa­ko­va­ní množ­stvo chýb kle­sa­lo a per­fek­tné vý­sled­ky sa do­siah­li v prie­me­re po 23 opa­ko­va­niach.

Mem­ris­to­ry sú elek­tro­nic­ké ana­ló­go­vé pa­mä­ťo­vé za­ria­de­nia, kto­ré sú mo­de­lo­va­né pod­ľa ľud­ských neu­ró­nov a syn­ap­sií. Pod­ľa niek­to­rých ved­cov ľud­ské ve­do­mie nie je nič iné ako pok­ro­či­lá for­ma ucho­vá­va­nia a spra­co­va­nia pa­mä­ti ana­ló­go­vo, za­tiaľ čo po­čí­ta­če ro­bia to is­té di­gi­tál­ne.

Na kon­cep­cii mem­ris­to­rov pra­co­val pro­fe­sor Leon Chua z Ka­li­for­nskej uni­ver­zi­ty už v ro­ku 1971, no pr­vý mem­ris­tor zos­tro­jil až v ro­ku 2008 tím vý­skum­ní­kov zo spo­loč­nos­ti Hewlett-Pac­kard. Od­vte­dy sa tej­to té­me ve­nu­je ve­ľa od­bor­ní­kov, ale do­po­siaľ nik­to ne­pos­ta­vil čip neu­ró­no­vej sie­te za­lo­že­ný vý­luč­ne na nich. Do­ne­dáv­na bo­la väč­ši­na neu­ró­no­vých sie­tí za­lo­že­ná na sof­tvé­ri. Na po­čí­ta­čo­vých sys­té­moch schop­ných učiť sa nap­rík­lad roz­poz­ná­vať tvá­re v da­ve ale­bo od­po­ve­dať na otáz­ky for­mu­lo­va­né pri­ro­dze­nou ľud­skou re­čou pra­cu­jú aj Goog­le, Fa­ce­book či IBM.

Prí­no­sy ta­kej­to tech­no­ló­gie sú zrej­mé, li­mi­tu­jú­ci fak­tor je však har­dvér - s pos­tup­ným ras­tom roz­sa­hu a kom­plexnos­ti sie­te pres­tá­va pos­ta­čo­vať vý­kon aj tých naj­rý­chlej­ších po­čí­ta­čov.

„Na roz­diel od iných neu­ro­mor­fných či­pov in­špi­ro­va­ných moz­gom, kto­ré pou­ží­va­jú rov­na­ké kre­mí­ko­vé tran­zis­to­ry a di­gi­tál­ne ob­vo­dy ako bež­né po­čí­ta­čo­vé pro­ce­so­ry, či­py na bá­ze mem­ris­to­rov lep­šie na­po­dob­ňu­jú syn­ap­sie," po­ve­dal Dmit­ri Stru­kov, od­bor­ný asis­tent na Ka­li­for­nskej uni­ver­zi­te v San­ta Bar­ba­re (UCSB), kto­rý vie­dol prá­ce na no­vom mem­ris­to­ro­vom či­pe.

Na jed­no­du­chú syn­ap­siu je pot­reb­né veľ­ké množ­stvo tran­zis­to­rov a di­gi­tál­nych ob­vo­dov, za­tiaľ čo kaž­dých prib­liž­ne 100 syn­ap­sií na či­pe UCSB je rep­re­zen­to­va­ných pou­ži­tím je­di­né­ho mem­ris­to­ra.

Ďal­ší krok pod­ľa od­bor­ní­kov je náh­ra­da tran­zis­to­rov mem­ris­tor­mi. Kaž­dý mem­ris­tor je schop­ný učiť sa po­dob­ne ako neu­ró­ny v moz­gu, keď sa stret­nú s nie­čím no­vým. Konštruk­cia mem­ris­to­rov na či­pe by zní­ži­la re­žij­né nák­la­dy pot­reb­né na spus­te­nie neu­ró­no­vej sie­te.

„Sme pres­ved­če­ní, že tá­to de­monštrá­cia je dô­le­ži­tý krok k reali­zá­cii ove­ľa väč­ších a zlo­ži­tej­ších mem­ris­to­ro­vých neu­ro­mor­fných sie­tí," tvr­dia vý­skum­ní­ci.

„Ak bu­de tá­to konštruk­cia šká­lo­va­ná na sie­te veľ­kých roz­me­rov, bu­de to mať vplyv na bu­dúc­nosť vý­poč­to­vej tech­ni­ky. No­te­boo­ky, mo­bil­né te­le­fó­ny či ro­bo­ty by moh­li ob­sa­ho­vať ultra­níz­koe­ner­ge­tic­ké neu­ro­mor­fné či­py, kto­ré by spra­cú­va­li vi­zuál­ne, slu­cho­vé a ďal­šie zmys­lo­vé in­for­má­cie," ko­men­to­val prá­cu ka­li­forn­ských ved­cov pro­fe­sor Ro­bert Le­gen­stein z Tech­nic­kej uni­ver­zi­ty v ra­kús­kom Gra­zi.

Zdroj: Itnews, podrobná štúdia bola uverejnená v magazíne Nature.