Несмотря на все возможности современных компьютеров, они продолжают уступать животным по ряду параметров. Например, кошка способна распознавать лица быстрее и точнее самого мощного суперкомпьютера.
Это стало одним из мотивов, побудивших американских ученых из университета штата Мичиган начать работу над проектом создания вычислительной системы, имитирующей кошачий мозг.
Систему, над которой работает группа профессора Вэй Лу уже называют "революционной", ведь она должна получить весьма развитые навыки обучения, распознавания, возможности принятия сложных решений и так далее. Другими словами, ее задача — на порядок превзойти традиционные компьютеры.
Команда Вэй Лу начала с мемристоров, к созданию первого из которых сам профессор имел самое непосредственное отношение. Это – один из четырех базовых элементов в схемотехнике, долгое время считавшийся чисто теоретическим. Однако в 2008 г. ученые создали его на деле и показали, что устройство действительно обладает таким уникальным полезным свойством, как гиперезис. Упрощенно говоря, это "память" о ранее приложенном к нему заряде, что делает мемристор несколько похожим на нейроны.
Итак, взяв мемристор, Вэй Лу и его коллеги сумели включить его в схему, создав базовый элемент будущей системы, повторяющей устройство механизма памяти и обучения в головном мозге.
"Мы строим компьютер по тому же принципу, по которому природа строит мозг, — говорит профессор, — При этом используется парадигма, в корне отличная от той, которую воплощают обычные компьютеры. Мозг кошки – вполне реалистичная цель, он намного проще человеческого, но при этом достаточно сложен для эффективного решения непростых задач".
Действительно, самые мощные суперкомпьютеры современности по производительности уже приблизились к мозгу кошки – но, конечно, не по энергопотреблению и размерам. Такие машины состоят из почти полутора сотен тысяч процессоров и, по оценке экспертов, остаются в десятки раз менее производительными, чем крохотный мозг обычной кошки.
Как и у прочих млекопитающих, мозг ее представляет собой скопление огромного числа нейронов, соединяющихся еще большим числом синапсов. У каждой клетки их могут насчитываться сотни. Соединения эти гибки и могут возникать и усиливаться, ослабевать и исчезать. Синапсы обладают памятью и, к примеру, при постоянном активном использовании той или иной связи она укрепляется.
В отличие от этого подхода, в компьютере все устроено куда проще и жестче. Вычислительные мощности процессора и система памяти разделены друг от друга. Каждый элемент связан лишь с крайне ограниченным числом других элементов. Итог очевиден: работа компьютера, по словам профессора Лу, очень "прямолинейна".
Если на компьютере выполняется несколько задач, они по очереди используют его ресурсы. Оттого компьютер замечательно выполняет простые и узкие задачи, и ему сложно решить что-либо выходящее за эти рамки.
Мозг же ведет множество операций параллельно, управляет положением тела, анализирует информацию с органов чувств и так далее. Именно такую вычислительную систему решил создать Вэй Лу.
Пока что на этом пути сделан лишь первый небольшой шажок: его команде удалось соединить мемристор с парой электронных схем. Но показано, что уже эта простая система обладает способностью, запоминать, а значит – и участвовать в обучении. Так же как связь между нейронами, которая постоянно стимулируется, становится "прочнее" (считается, что этот механизм лежит в основе долговременной памяти), так и созданная на базе мемристора система меняет проводимость в зависимости от своей предшествующей истории.
Разумеется, следующим шагом должно стать построение более сложной системы, а итогом - суперкомпьютер размерами если не с кошачий мозг, то хотя бы не больше обычного настольного компьютера наших дней. Вэй Лу считает, что это вполне достижимо, и достижимо в ближайшие несколько лет.