. Cérebros de silício irá criar novos computadores que podem usar o cérebro humano como modelo para tomar decisões - Tudo Sobre Tecnologia

Chip neuromórfica

Hoje, uma grande variedade de esforços visam criar computadores inteligentes que podem progressivamente aprender e tomar decisões mais inteligentes. Milhões de dólares este ano foram despejados nos esforços para criar "cérebros de silício", ou chips de neuromórficos que imitam a funcionalidade do cérebro, como a tornar os computadores mais inteligentes.
Os novos chips poderia dar olhos e ouvidos para robôs inteligentes, que serão capazes de conduzir, identificar objetos, e até mesmo apontar fruta podre. Esta tecnologia de chip poderia deixar os seres humanos obter o controle da mente sobre as máquinas, os dispositivos móveis antecipar ações de usuários e dispositivos portáteis, como o Google Vidro para diagnosticar doenças. No longo prazo, os implantes de chips neurais poderia impulsionar capacidades mentais, visuais e cognitivas dos seres humanos.
Os cientistas estão olhando para criar computadores avançados com esses chips neurais, que reproduzem os circuitos do cérebro e pode reter informações e tomar decisões baseadas em padrões descobertos através de probabilidades e associações. Os projectos financiados pelo governo dos EUA, União Europeia e as organizações privadas estão tentando recriar a maneira pela qual os neurônios e sinapses do cérebro trabalham por redesenhar os recursos de memória, de computação e de comunicação do circuito tradicional.
O cérebro tem 100 bilhões de neurônios interconectados, as células nervosas que processam e transmitem informações através de sinais elétricos e químicos. Esses neurônios computar em paralelo e se comunicar através de trilhões de conexões, que são as sinapses. As conexões entre os neurônios na rede neural ou são reforçados ou podadas como o cérebro aprende mais. Processadores de hoje são ligados e regular a tensão de forma diferente do que rede neural do cérebro, mas os pesquisadores estão interessados ​​em explorar o paralelismo do cérebro, o que também, entre outras coisas reduz os requisitos de energia.
Os pesquisadores esperam fichas neurais irá realizar tarefas cognitivas e responder a uma grande variedade de estímulos. Computadores já podem ver e ouvir; robôs já foram construídas para responder a estímulos sensoriais. Dentro de cinco anos, os computadores poderiam obter cheiro e gosto , e esse tipo de informação sensorial pode ser alimentado para chips para processamento.
Para ter certeza, a maioria dos esforços de desenvolvimento de chips estão em fases experimentais iniciais. Cérebros de pequenos insetos e vermes foram simulados em chips neurais protótipo, mas os cérebros humanos operam em uma escala diferente. Enquanto isso poderia ser décadas até chips de simular o cérebro humano, o trabalho de base é estabelecido por trazer novos modelos de computação que estão sendo estabelecidos.
Entre outras coisas, são necessárias novas técnicas de processamento de dados que permitem que mais informações para ser alimentado a computadores, disseram os pesquisadores. Ajudando neste esforço, os limites físicos de técnicas de fabricação de chips que os computadores de energia de hoje poderiam cair dentro de uma década, abrindo a porta para novos modelos de computação e arquiteturas de chip, disse Robert Colwell, diretor do escritório de tecnologia de microsistemas a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), em um discurso no início deste ano.
Atualmente, os computadores não têm a capacidade de aprender com as experiências passadas, e contam com o código pré-programado para tomar decisões. Por outro lado, as células cerebrais não necessitam de programação, são elevados a tolerância, pode regenerar, e pode tirar conclusões de que os computadores não são capazes de alcançar, disse Karlheinz Meier, professor e cadeira de física experimental na Universidade de Heidelberg.
Computadores tradicionais não vão desaparecer, entretanto, como algumas atividades não requerem processamento inteligente, afirmou Meier, que também é co-diretor do-financiado pela União Europeia Projeto Cérebro Humano.
"Você vai sempre fazer o seu processamento de texto e e-mail", disse Meier.
Mas, como o cérebro, os chips neurais vai sobressair em certas coisas, como o corte por meio de dados "ruidosos" para tomar decisões inteligentes, disse Nabil Imam, um cientista da computação e pesquisador da Universidade de Cornell.
Os chips neuromórficos vai complementar, e não substituir, outros processadores em um computador, disse Imam.
Fichas modelado após o cérebro humano tem neurônios eletrônicos que podem rewire dinamicamente as conexões entre eles, informações explosão em si, e forragem para os dados relevantes - um processo mais eficiente de energia do que jogar um monte de dados para CPUs e outros co-processadores, como GPUs. Watson supercomputador da IBM fez história quando se bater os participantes no jogo de Jeopardy, mas jogou muitos dados em processadores para encontrar respostas.
"Nossos cérebros foram ligados para fazer certas coisas muito bem como reconhecimento de padrões. Computadores não podem fazer isso. Esses processadores têm uma classe diferente de aplicações", disse Imam.
Imam está envolvido no desenvolvimento de chips neuromórficos como parte da Synapse multifásico (Sistemas de neuromórfica Adaptive Plastic Scalable Electronics) projetofinanciado pela DARPA. O projeto Synapse, iniciado em 2008, envolve a IBM, Hewlett-Packard, Cornell, Universidade de Stanford e outras universidades.
Os primeiros resultados tangíveis para Synapse veio no início de 2011, quando a IBM demonstrou um protótipo do chip com 256 neurônios digitais que funcionam em velocidades lentas de 10MHz. O chip foi capaz de demonstrar habilidades de navegação e reconhecimento de padrões.
Um chip de núcleo teve 262.144 sinapses programáveis, enquanto outro núcleo teve 65.536 sinapses de aprendizagem. As ligações entre os neurónios digitais ficou mais forte, dependendo do número de sinais enviados. Se um pico de electrónica de um neurónio afecta a tensão de outro neurónio, os dois estão ligados sinapticamente. Em fichas, os neurônios spiking comunicar com outros neurônios quando os gatilhos, como certos valores, são atingidos.
O próximo grande anúncio Synapse virá no próximo ano, quando um novo sistema de chip neural que imita um "grande cérebro" serão anunciados, disse o Imam. O chip terá um design inovador de matrizes de memória, de modo que um grande número de conexões podem ser feitas entre os neurônios digitais. Um projeto assíncrona irá garantir os sinais de comunicação são organizados por circuitos locais. O chip será feita através de um novo processo de fabricação.
"É o maior sistema de neuromórfica que foi construído até o momento", disse o Imam.
IBM, uma das empresas dos pesquisadores líderes Synapse, este ano, disse que em última análise, quer construir um "sistema de chip", que tem 10 bilhões de neurônios e trilhões de sinapses de uma centena, mas chama a apenas 1 quilowatt de energia.
Outro interesse desenho projeto de pesquisa é um chip Zeroth da Qualcomm, o que a empresa chama de uma "unidade de processamento neural." Ao analisar os padrões de comportamento humano, o chip poderia fazer a interação com dispositivos móveis mais fácil, antecipando as ações do usuário, disse o CEO da empresa, Paul Jacobs, durante um discurso no mês passado.
Qualcomm já demonstrou um robô baseado em Zeroth que podem tomar decisões de navegação. A empresa quer expandir as capacidades do zero e está pesquisando possibilidades, disse Sameer Kumar, diretor de desenvolvimento de negócios da Qualcomm.
Os esforços de pesquisa e Synapse Qualcomm são baseados em neurónios digitais, mas um sistema neuromórfica devido na Europa será baseada em circuitos analógicos, que mantém mais verdadeiro para o cérebro. O sistema, localizado na Universidade de Heidelberg, na Alemanha, é parte do Projeto Cérebro Humano, um de 10 anos, EUA 1,6 bilhões dólares americanos esforço apoiado pela União Europeia, para entender o funcionamento interno do cérebro.
A universidade já tem um sistema de computação neuromórfica operacional com uma pastilha de silício contendo 200.000 neurônios e 50 milhões de sinapses. Em dois anos, os pesquisadores esperam oferecer um sistema de 20-wafer com um combinado de 4 milhões de neurônios analógicos, afirmou Meier, que está liderando o projeto. O design de chips altamente paralelo tem configuráveis ​​neurônios eletrônicos, eo objetivo é entender a dependências, sincronização e comunicação entre os neurônios e sinapses, e adotá-las para a computação.
A intenção do projeto não é desenvolver o melhor chip neural, mas para entender as arquiteturas, disse Meier. Isso poderia abrir caminho para modelos de computação neuromórficos.
Outros esforços de pesquisa de chips neurais incluem Neurogrid de Stanford eaUniversidade de Spinnaker do Manchester , que faz parte do Projeto Cérebro Humano da UE. HP está desenvolvendo memristor tecnologia de memória, o que pode reforçar a capacidade de tomada de decisão de um computador compreensão dos padrões a partir dos dados coletados anteriormente, bem como os cérebros humanos recolhendo memórias de e compreender uma série de eventos.
É fácil criar teorias, mas o que é importante é fazer com que os chips utilizável, disse Guy Paillet, que detém uma patente de 1995 sobre o projeto de circuito neural , juntamente com a IBM e outros. Paillet é o presidente executivo da General Vision, que vende um chip chamado CM1K, com base em um projeto de rede neural.
Os trabalhos de investigação em curso estão focados nos chamados neurônios spiking, que Paillet disse são "perto de biologia para replicar o modelo de sinapse."
Funções de cópia da forma como o cérebro funciona e aplicá-las a tecnologia de chip é mais fácil dizer do que fazer. Neuron comportamento é difícil de prever, e fazendo um chip que reestrutura milhões de conexões é um desafio. Morever, o cérebro ainda está para ser totalmente compreendido, e neurocientistas estão descobrindo fatos novos todos os dias.
Mas os pesquisadores de chips neurais são o compartilhamento de dados e tendo abordagens complementares, Meier disse, acrescentando que um pouco de competição entre os colegas não dói.
"Esta é uma oportunidade para a produção de uma nova forma de computação e nós temos que fazer tudo o que pudermos", disse Meier.

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