17. oktober 2023 (Nanowerk nyheder) Der er en intens, verdensomspændende søgen efter nye materialer til at bygge computermikrochips med, som ikke er baseret på klassiske transistorer men på meget mere energibesparende, hjernelignende komponenter. Men hvor det teoretiske grundlag for klassiske transistor-baserede digitale computere er solidt, er der ingen egentlige teoretiske retningslinjer for skabelsen af hjernelignende computere. En sådan teori ville være absolut nødvendig for at sætte den indsats, der går i at konstruere nye slags mikrochips, på fast grund, argumenterer Herbert Jaeger, professor i computing i kognitive materialer ved universitetet i Groningen.
Forskere verden over søger efter nye materialer til at bygge energibesparende, hjernelignende computermikrochips, efterhånden som klassisk transistorminiaturisering når sin fysiske grænse.
Teoretiske retningslinjer for hjernelignende computere mangler, hvilket gør det afgørende for fremskridt på området.
Hjernens alsidighed og robusthed tjener som inspiration på trods af begrænset viden om dens nøjagtige funktion.
Et nyligt papir foreslår, at en teori for ikke-digitale computere bør fokusere på kontinuerlige, analoge signaler og overveje nye materialers egenskaber.
At bygge bro mellem forskellige videnskabelige områder er afgørende for at udvikle en grundlæggende teori for neuromorfisk databehandling.
En generel teori om fysiske computersystemer vil omfatte eksisterende teorier som særlige tilfælde. (Figuren er taget fra en udvidet version af Nature Comm-papiret på arXiv)
Nøgleforsøg
The Research
Computere har hidtil været afhængige af stabile kontakter, der kan være slukket eller tændt, normalt transistorer. Disse digitale computere er logiske maskiner, og deres programmering er også baseret på logisk ræsonnement. I årtier er computere blevet mere kraftfulde ved yderligere miniaturisering af transistorerne, men denne proces nærmer sig nu en fysisk grænse. Det er grunden til, at forskere arbejder på at finde nye materialer til at lave mere alsidige kontakter, som kunne bruge flere værdier end blot de digitale 0 eller 1.Farlig faldgrube
Jaeger er en del af Groningen Cognitive Systems and Materials Center (CogniGron), som har til formål at udvikle neuromorfe (dvs. hjernelignende) computere. CogniGron samler videnskabsmænd, der har meget forskellige tilgange: eksperimentelle materialeforskere og teoretiske modelbyggere fra så forskellige områder som matematik, datalogi og kunstig intelligens. Et tæt samarbejde med materialeforskere har givet Jaeger en god idé om de udfordringer, de står over for, når de forsøger at komme med nye beregningsmaterialer, samtidig med at det har gjort ham opmærksom på en farlig faldgrube: Der er ingen etableret teori for brugen af ikke- digitale fysiske effekter i computersystemer. Vores hjerne er ikke et logisk system. Vi kan ræsonnere logisk, men det er kun en lille del af, hvad vores hjerne gør. Det meste af tiden skal det finde ud af, hvordan man fører en hånd til en tekop eller vinker til en kollega, når han passerer dem i en korridor. 'Meget af den informationsbehandling, som vores hjerne udfører, er denne ulogiske ting, som er kontinuerlig og dynamisk. Det er svært at formalisere dette i en digital computer,« forklarer Jaeger. Desuden fortsætter vores hjerner med at arbejde på trods af udsving i blodtryk, ydre temperatur eller hormonbalance og så videre. Hvordan er det muligt at skabe en computer, der er lige så alsidig og robust? Jaeger er optimistisk: 'Det enkle svar er: hjernen er principielt bevis på, at det kan lade sig gøre.'Neuroner
Hjernen er derfor en inspiration for materialeforskere. Jaeger: 'De kan producere noget, der er lavet af et par hundrede atomer, og som vil oscillere, eller noget, der vil vise udbrud af aktivitet. Og de vil sige: "Det ligner, hvordan neuroner fungerer, så lad os bygge et neuralt netværk".' Men de mangler en vigtig smule viden her. »Selv neuroforskere ved ikke præcis, hvordan hjernen fungerer. Det er her manglen på en teori for neuromorfe computere er problematisk. Alligevel ser feltet ikke ud til at se dette.' I et blad udgivet i Nature Communications ("Mod en formel teori for computermaskiner lavet af hvad fysikken tilbyder"), præsenterer Jaeger og hans kolleger Beatriz Noheda (videnskabelig direktør for CogniGron) og Wilfred G. van der Wiel (University of Twente) en skitse af, hvordan en teori for ikke-digitale computere kan se ud. De foreslår, at teorien i stedet for stabile 0/1-kontakter skal arbejde med kontinuerlige, analoge signaler. Det bør også rumme det væld af ikke-standardiserede fysiske effekter på nanoskala, som materialeforskerne undersøger.Underteorier
Noget andet, som Jaeger har lært af at lytte til materialeforskere, er, at enheder fra disse nye materialer er svære at konstruere. Jaeger: 'Hvis du laver hundrede af dem, vil de ikke alle være identiske.' Dette er faktisk meget hjerneagtigt, da vores neuroner heller ikke alle er helt identiske. Et andet muligt problem er, at enhederne ofte er skøre og temperaturfølsomme, fortsætter Jaeger. "Enhver teori for neuromorfisk databehandling bør tage sådanne karakteristika i betragtning." Det er vigtigt, at en teori, der understøtter neuromorfisk databehandling, ikke vil være en enkelt teori, men vil blive konstrueret ud fra mange underteorier (se billedet nedenfor). Jaeger: 'Det er faktisk også sådan digital computerteori fungerer, det er et lagdelt system af forbundne underteorier.' At skabe en sådan teoretisk beskrivelse af neuromorfe computere vil kræve tæt samarbejde mellem eksperimentelle materialeforskere og formelle teoretiske modelbyggere. Jaeger: 'Computerforskere skal være opmærksomme på fysikken i alle disse nye materialer, og materialeforskere bør være opmærksomme på de grundlæggende begreber inden for databehandling.'Blinde vinkler
At bygge bro mellem materialevidenskab, neurovidenskab, computervidenskab og teknik er præcis grunden til, at CogniGron blev grundlagt på University of Groningen: det bringer disse forskellige grupper sammen. "Vi har alle vores blinde vinkler," slutter Jaeger. 'Og det største hul i vores viden er en grundlæggende teori for neuromorfisk databehandling. Vores papir er et første forsøg på at påpege, hvordan en sådan teori kunne konstrueres, og hvordan vi kan skabe et fælles sprog.'- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
- PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
- PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
- PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
- Kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63871.php
- :har
- :er
- :ikke
- :hvor
- $OP
- 1
- 10
- 11
- 17
- 7
- 8
- 9
- a
- Om
- absolut
- imødekomme
- Konto
- aktivitet
- faktisk
- fremskridt
- AI
- målsætninger
- Alle
- også
- an
- ,
- En anden
- besvare
- vises
- tilgange
- nærmer sig
- ER
- hævder
- AS
- At
- forsøg
- opmærksom på
- Balance
- baseret
- grundlag
- BE
- bliver
- jf. nedenstående
- mellem
- Største
- Bit
- blinde
- blod
- Blood Pressure
- Brain
- hjerner
- brodannelse
- bringe
- Bringe
- Bringer
- bygge
- men
- by
- CAN
- tilfælde
- center
- udfordringer
- karakteristika
- Classic
- Luk
- nøje
- kognitive
- samarbejde
- kollega
- kolleger
- Kom
- comm
- Fælles
- komponenter
- beregningsmæssige
- computer
- Datalogi
- computere
- computing
- begreber
- tilsluttet
- Overvej
- konstruere
- fortsætter
- kontinuerlig
- korridor
- kunne
- skabe
- Oprettelse af
- skabelse
- afgørende
- Dangerous
- Dato
- årtier
- beskrivelse
- Trods
- udvikle
- udvikling
- Enheder
- forskellige
- svært
- digital
- Digitals
- Direktør
- forskelligartede
- opdele
- gør
- Er ikke
- færdig
- Dont
- dynamisk
- e
- effekter
- indsats
- enten
- andet
- Engineering
- etableret
- præcist nok
- eksisterende
- eksperimenterende
- Forklarer
- ekstern
- Ansigtet
- Faktisk
- langt
- få
- felt
- Fields
- Figur
- Finde
- Fornavn
- udsving
- Fokus
- Til
- formel
- Grundlagt
- fra
- fundamental
- yderligere
- Endvidere
- kløft
- huller
- Generelt
- given
- Go
- godt
- Ground
- Gruppens
- retningslinjer
- hånd
- Hardware
- Have
- link.
- ham
- hans
- Hvordan
- How To
- Men
- HTTPS
- hundrede
- i
- idé
- identisk
- billede
- vigtigere
- in
- Inspiration
- i stedet
- ind
- spørgsmål
- IT
- ITS
- jpg
- lige
- Holde
- Kend
- viden
- Mangel
- mangler
- Sprog
- lagdelt
- lærte
- ligesom
- GRÆNSE
- Limited
- Lytte
- logisk
- Se
- ligner
- UDSEENDE
- Lot
- Maskiner
- lavet
- lave
- Making
- mange
- materialer
- matematik
- Mellemøsten
- måske
- mangler
- mere
- mest
- meget
- skal
- Natur
- nødvendig
- behov
- netværk
- Neural
- neurale netværk
- Neuroner
- Neuroscience
- Ny
- ingen
- roman
- nu
- of
- off
- Tilbud
- tit
- on
- kun
- Optimistisk
- or
- vores
- ud
- Papir
- del
- Passing
- PHP
- fysisk
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- mulig
- vigtigste
- præsentere
- tryk
- princippet
- behandle
- producere
- Professor
- Programmering
- bevis
- foreslå
- offentliggjort
- sætte
- når
- ægte
- grund
- nylige
- kræver
- robust
- robusthed
- s
- siger
- Videnskab
- videnskabelig
- forskere
- Søg
- søgning
- se
- tjener
- bør
- Vis
- signaler
- Simpelt
- enkelt
- lille
- So
- indtil nu
- solid
- noget
- særligt
- pletter
- stabil
- sådan
- foreslår
- systemet
- Systemer
- Tag
- taget
- end
- at
- deres
- Them
- teoretisk
- teori
- Der.
- derfor
- Disse
- de
- denne
- tid
- til
- sammen
- mod
- forsøger
- understøtter
- universitet
- brug
- sædvanligvis
- Værdier
- alsidige
- alsidighed
- udgave
- meget
- afgørende
- var
- Wave
- we
- Rigdom
- GODT
- Hvad
- uanset
- hvornår
- ud fra følgende betragtninger
- som
- mens
- WHO
- hvorfor
- vilje
- med
- Arbejde
- træning
- arbejder
- arbejdssteder
- virker
- verdensplan
- ville
- endnu
- dig
- zephyrnet