17. Okt. 2023 (Nanowerk-Neuigkeiten) Weltweit wird intensiv nach neuartigen Materialien für den Bau von Computer-Mikrochips gesucht, die nicht auf klassischen Materialien basieren Transistoren sondern auf viel energiesparenderen, gehirnähnlichen Komponenten. Doch während die theoretische Grundlage für klassische Transistor-basierte Digitalcomputer solide ist, gibt es keine wirklichen theoretischen Richtlinien für die Entwicklung gehirnähnlicher Computer. Eine solche Theorie wäre unbedingt notwendig, um die Bemühungen zur Entwicklung neuartiger Mikrochips auf eine solide Grundlage zu stellen, argumentiert Herbert Jaeger, Professor für Computing in Cognitive Materials an der Universität Groningen.
Wissenschaftler auf der ganzen Welt suchen nach neuen Materialien für den Bau energiesparender, gehirnähnlicher Computer-Mikrochips, da die klassische Transistorminiaturisierung an ihre physikalischen Grenzen stößt.
Es fehlen theoretische Richtlinien für gehirnähnliche Computer, was sie für den Fortschritt auf diesem Gebiet von entscheidender Bedeutung macht.
Die Vielseitigkeit und Robustheit des Gehirns dienen als Inspiration, obwohl das Wissen über seine genaue Funktionsweise begrenzt ist.
In einem aktuellen Artikel wird vorgeschlagen, dass sich eine Theorie für nicht-digitale Computer auf kontinuierliche, analoge Signale konzentrieren und die Eigenschaften neuer Materialien berücksichtigen sollte.
Die Überbrückung von Lücken zwischen verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen ist für die Entwicklung einer grundlegenden Theorie für neuromorphes Computing von entscheidender Bedeutung.
Eine allgemeine Theorie physikalischer Computersysteme würde bestehende Theorien als Sonderfälle umfassen. (Abbildung stammt aus einer erweiterten Version des Nature Comm-Papiers auf arXiv)
Key Take Away
Das Forschungs
Bisher waren Computer auf stabile Schalter angewiesen, die ein- und ausgeschaltet werden können, in der Regel Transistoren. Diese digitalen Computer sind logische Maschinen und ihre Programmierung basiert ebenfalls auf logischem Denken. Jahrzehntelang wurden Computer durch die weitere Miniaturisierung der Transistoren leistungsfähiger, doch dieser Prozess stößt nun an eine physikalische Grenze. Aus diesem Grund arbeiten Wissenschaftler daran, neue Materialien zu finden, um vielseitigere Schalter herzustellen, die mehr Werte als nur die Ziffern 0 oder 1 verwenden könnten.Gefährliche Falle
Jaeger ist Teil des Groningen Cognitive Systems and Materials Centre (CogniGron), dessen Ziel die Entwicklung ist neuromorphe (dh gehirnähnliche) Computer. CogniGron bringt Wissenschaftler mit sehr unterschiedlichen Ansätzen zusammen: experimentelle Materialwissenschaftler und theoretische Modellierer aus so unterschiedlichen Bereichen wie Mathematik, Informatik und KI. Die enge Zusammenarbeit mit Materialwissenschaftlern hat Jaeger einen guten Überblick über die Herausforderungen gegeben, denen sie bei der Entwicklung neuer Rechenmaterialien gegenüberstehen, und hat ihn gleichzeitig auf eine gefährliche Falle aufmerksam gemacht: Es gibt keine etablierte Theorie für die Verwendung von Nicht-Rechenmaterialien. digitale physikalische Effekte in Computersystemen. Unser Gehirn ist kein logisches System. Wir können logisch denken, aber das ist nur ein kleiner Teil dessen, was unser Gehirn tut. Meistens muss man herausfinden, wie man die Hand an eine Teetasse hält oder einem Kollegen zuwinkt, wenn man ihm im Flur begegnet. „Ein Großteil der Informationsverarbeitung, die unser Gehirn durchführt, ist nicht-logischer Prozess, der kontinuierlich und dynamisch ist.“ „Es ist schwierig, dies in einem digitalen Computer zu formalisieren“, erklärt Jaeger. Darüber hinaus arbeitet unser Gehirn trotz Schwankungen des Blutdrucks, der Außentemperatur, des Hormonhaushalts usw. weiter. Wie ist es möglich, einen Computer zu schaffen, der so vielseitig und robust ist? Jaeger ist optimistisch: „Die einfache Antwort lautet: Das Gehirn ist der prinzipielle Beweis dafür, dass es machbar ist.“Neuronen
Das Gehirn ist daher eine Inspiration für Materialwissenschaftler. Jaeger: „Sie könnten etwas produzieren, das aus ein paar hundert Atomen besteht und schwingt, oder etwas, das Aktivitätsausbrüche zeigt.“ Und sie werden sagen: „Das sieht so aus, wie Neuronen funktionieren, also lasst uns ein neuronales Netzwerk aufbauen.“ Aber ihnen fehlt hier ein entscheidender Teil des Wissens. „Selbst Neurowissenschaftler wissen nicht genau, wie das Gehirn funktioniert. Hier ist das Fehlen einer Theorie für neuromorphe Computer problematisch. Doch das Feld scheint dies nicht zu sehen.' In einem Artikel veröffentlicht in Nature Communications veröffentlicht („Auf dem Weg zu einer formalen Theorie für Rechenmaschinen, die aus allem besteht, was die Physik bietet“) präsentieren Jaeger und seine Kollegen Beatriz Noheda (wissenschaftliche Leiterin von CogniGron) und Wilfred G. van der Wiel (Universität Twente) eine Skizze, wie eine Theorie für nicht-digitale Computer aussehen könnte. Sie schlagen vor, dass die Theorie statt mit stabilen 0/1-Schaltern mit kontinuierlichen, analogen Signalen arbeiten sollte. Es sollte auch der Fülle nicht standardmäßiger physikalischer Effekte im Nanomaßstab Rechnung tragen, die die Materialwissenschaftler untersuchen.Untertheorien
Etwas anderes, was Jaeger aus den Gesprächen mit Materialwissenschaftlern gelernt hat, ist, dass es schwierig ist, Geräte aus diesen neuen Materialien zu konstruieren. Jaeger: „Wenn man hundert davon macht, werden sie nicht alle identisch sein.“ Das ist eigentlich sehr gehirnähnlich, da auch unsere Neuronen nicht alle exakt identisch sind. Ein weiteres mögliches Problem sei, dass die Geräte oft spröde und temperaturempfindlich seien, so Jaeger weiter. „Jede Theorie für neuromorphes Computing sollte solche Eigenschaften berücksichtigen.“ Wichtig ist, dass eine Theorie, die dem neuromorphen Computing zugrunde liegt, keine einzelne Theorie sein wird, sondern aus vielen Untertheorien aufgebaut sein wird (siehe Abbildung unten). Jaeger: „So funktioniert tatsächlich auch die digitale Computertheorie, es ist ein Schichtsystem miteinander verbundener Teiltheorien.“ Die Erstellung einer solchen theoretischen Beschreibung neuromorpher Computer erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen experimentellen Materialwissenschaftlern und formaltheoretischen Modellierern. Jaeger: „Informatiker müssen sich der Physik all dieser neuen Materialien bewusst sein, und Materialwissenschaftler sollten sich der grundlegenden Konzepte der Informatik bewusst sein.“Tote Winkel
Die Überbrückung dieser Kluft zwischen Materialwissenschaften, Neurowissenschaften, Informatik und Ingenieurwissenschaften ist genau der Grund, warum CogniGron an der Universität Groningen gegründet wurde: Es bringt diese verschiedenen Gruppen zusammen. „Wir alle haben unsere blinden Flecken“, schließt Jaeger. „Und die größte Lücke in unserem Wissen ist eine grundlegende Theorie für neuromorphes Computing.“ Unser Artikel ist ein erster Versuch, aufzuzeigen, wie eine solche Theorie aufgebaut werden könnte und wie wir eine gemeinsame Sprache schaffen können.“- SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
- PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
- PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
- PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
- PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
- Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63871.php
- :hast
- :Ist
- :nicht
- :Wo
- $UP
- 1
- 10
- 11
- 17
- 7
- 8
- 9
- a
- Über Uns
- absolut
- unterbringen
- Konto
- Aktivität
- berührt das Schneidwerkzeug
- Fortschritte
- AI
- Ziel
- Alle
- ebenfalls
- an
- und
- Ein anderer
- beantworten
- erscheinen
- Ansätze
- Annäherung
- SIND
- Argumentiert
- AS
- At
- Versuch
- bewusst
- Balance
- basierend
- Grundlage
- BE
- werden
- unten
- zwischen
- Größte
- Bit
- blind
- Blut
- Ausgleich bei Blutdruckschwankungen
- Gehirn
- Kopf
- Überbrückung
- bringen
- Bringing
- Brings
- bauen
- aber
- by
- CAN
- Fälle
- Center
- Herausforderungen
- Charakteristik
- klassisch
- Menu
- eng
- kognitiv
- Zusammenarbeit
- Kollegen
- Kopien
- wie die
- comm
- gemeinsam
- Komponenten
- rechnerisch
- Computer
- Computerwissenschaften
- Computer
- Computing
- Konzepte
- Sie
- Geht davon
- konstruieren
- weiter
- kontinuierlich
- Korridor
- könnte
- erstellen
- Erstellen
- Schaffung
- wichtig
- Gefährlich
- Datum
- Jahrzehnte
- Beschreibung
- Trotz
- entwickeln
- Entwicklung
- Geräte
- anders
- schwer
- digital
- Digitals
- Direktor
- verschieden
- aufteilen
- die
- Tut nicht
- erledigt
- Nicht
- dynamisch
- e
- Effekten
- Bemühungen
- entweder
- sonst
- Entwicklung
- etablierten
- genau
- vorhandenen
- experimentell
- Erklärt
- extern
- Gesicht
- Tatsache
- weit
- wenige
- Feld
- Felder
- Abbildung
- Finden Sie
- Vorname
- Schwankungen
- Setzen Sie mit Achtsamkeit
- Aussichten für
- formal
- Gründung
- für
- fundamental
- weiter
- Außerdem
- Lücke
- Lücken
- Allgemeines
- gegeben
- Go
- gut
- Boden
- Gruppen
- Richtlinien
- Pflege
- Hardware
- Haben
- hier
- ihm
- seine
- Ultraschall
- Hilfe
- aber
- HTTPS
- hundert
- i
- Idee
- identisch
- Image
- wichtig
- in
- Inspiration
- beantragen müssen
- in
- Problem
- IT
- SEINE
- jpg
- nur
- Behalten
- Wissen
- Wissen
- Mangel
- fehlt
- Sprache
- Schicht
- gelernt
- Gefällt mir
- LIMIT
- Limitiert
- Hören
- logisch
- aussehen
- aussehen wie
- SIEHT AUS
- Los
- Maschinen
- gemacht
- um
- Making
- viele
- Materialien
- Mathematik
- Mitte
- könnte
- Kommt demnächst...
- mehr
- vor allem warme
- viel
- sollen
- Natur
- notwendig,
- Bedürfnisse
- Netzwerk
- Neural
- neuronale Netzwerk
- Neuronen
- Neuroscience
- Neu
- nicht
- Roman
- jetzt an
- of
- WOW!
- Angebote
- vorgenommen,
- on
- einzige
- Optimistisch
- or
- UNSERE
- Papier
- Teil
- Bestehen
- PHP
- physikalisch
- Physik
- Plato
- Datenintelligenz von Plato
- PlatoData
- möglich
- größte treibende
- Gegenwart
- Druck
- Prinzip
- Prozessdefinierung
- produziert
- Professor
- Programmierung
- Beweis
- bietet
- veröffentlicht
- setzen
- Erreicht
- echt
- Grund
- kürzlich
- erfordern
- robust
- Robustheit
- s
- Wissenschaft
- wissenschaftlich
- Wissenschaftler
- Suche
- Suche
- sehen
- brauchen
- sollte
- erklären
- Signale
- Einfacher
- Single
- klein
- So
- bis jetzt
- solide
- etwas
- besondere
- Flecken
- stabil
- so
- Schlägt vor
- System
- Systeme und Techniken
- Nehmen
- gemacht
- als
- zur Verbesserung der Gesundheitsgerechtigkeit
- Das
- ihr
- Sie
- theoretisch
- Theorie
- Dort.
- deswegen
- Diese
- vom Nutzer definierten
- fehlen uns die Worte.
- Zeit
- zu
- gemeinsam
- gegenüber
- Versuch
- untermauern
- Universität
- -
- gewöhnlich
- Werte
- vielseitig
- Vielseitigkeit
- Version
- sehr
- lebenswichtig
- wurde
- Wave
- we
- Reichtum
- GUT
- Was
- was auch immer
- wann
- während
- welche
- während
- WHO
- warum
- werden wir
- mit
- Arbeiten
- trainieren
- arbeiten,
- Arbeiten
- Werk
- Das weltweit
- würde
- noch
- U
- Zephyrnet