17 Οκτωβρίου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Υπάρχει μια έντονη, παγκόσμια αναζήτηση για νέα υλικά για την κατασκευή μικροτσίπ υπολογιστών με τα οποία δεν βασίζονται σε κλασικά τρανζίστορ αλλά σε πολύ πιο εξοικονόμηση ενέργειας, εξαρτήματα που μοιάζουν με τον εγκέφαλο. Ωστόσο, ενώ η θεωρητική βάση για τους κλασικούς ψηφιακούς υπολογιστές που βασίζονται σε τρανζίστορ είναι σταθερή, δεν υπάρχουν πραγματικές θεωρητικές οδηγίες για τη δημιουργία υπολογιστών που μοιάζουν με εγκέφαλο. Μια τέτοια θεωρία θα ήταν απολύτως απαραίτητη για να τεθούν οι προσπάθειες που καταβάλλονται για την κατασκευή νέων ειδών μικροτσίπ σε στερεό έδαφος, υποστηρίζει ο Herbert Jaeger, Καθηγητής Υπολογιστών στο Γνωστικό Υλικό στο Πανεπιστήμιο του Groningen.
Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο αναζητούν νέα υλικά για την κατασκευή μικροτσίπ υπολογιστών που εξοικονομούν ενέργεια και μοιάζουν με τον εγκέφαλο, καθώς η κλασική μικρογραφία τρανζίστορ φτάνει στο φυσικό της όριο.
Δεν υπάρχουν θεωρητικές κατευθυντήριες γραμμές για υπολογιστές που μοιάζουν με τον εγκέφαλο, γεγονός που τους καθιστά κρίσιμους για τις εξελίξεις στον τομέα.
Η ευελιξία και η ευρωστία του εγκεφάλου χρησιμεύουν ως έμπνευση, παρά τις περιορισμένες γνώσεις για την ακριβή λειτουργία του.
Μια πρόσφατη εργασία προτείνει ότι μια θεωρία για μη ψηφιακούς υπολογιστές θα πρέπει να επικεντρώνεται σε συνεχή, αναλογικά σήματα και να εξετάζει τα χαρακτηριστικά των νέων υλικών.
Η γεφύρωση των χασμάτων μεταξύ διαφορετικών επιστημονικών πεδίων είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη μιας θεμελιώδους θεωρίας για τους νευρομορφικούς υπολογιστές.
Μια γενική θεωρία φυσικών υπολογιστικών συστημάτων θα περιλάμβανε υπάρχουσες θεωρίες ως ειδικές περιπτώσεις. (Η εικόνα λαμβάνεται από μια εκτεταμένη έκδοση του εγγράφου Nature Comm στο arXiv)
Βασικές τακτικές
Η έρευνα
Οι υπολογιστές βασίζονταν, μέχρι στιγμής, σε σταθερούς διακόπτες που μπορεί να είναι απενεργοποιημένοι ή ενεργοποιημένοι, συνήθως τρανζίστορ. Αυτοί οι ψηφιακοί υπολογιστές είναι λογικές μηχανές και ο προγραμματισμός τους βασίζεται επίσης σε λογικούς συλλογισμούς. Για δεκαετίες, οι υπολογιστές έγιναν πιο ισχυροί με την περαιτέρω σμίκρυνση των τρανζίστορ, αλλά αυτή η διαδικασία πλησιάζει τώρα ένα φυσικό όριο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες εργάζονται για να βρουν νέα υλικά για να κάνουν πιο ευέλικτους διακόπτες, οι οποίοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν περισσότερες τιμές από τους ψηφιακούς 0 ή 1.Επικίνδυνη παγίδα
Ο Jaeger είναι μέρος του Κέντρου Γνωστικών Συστημάτων και Υλικών του Γκρόνινγκεν (CogniGron), το οποίο στοχεύει στην ανάπτυξη νευρομορφικοί (δηλαδή εγκεφαλικοί) υπολογιστές. Η CogniGron συγκεντρώνει επιστήμονες που έχουν πολύ διαφορετικές προσεγγίσεις: επιστήμονες πειραματικών υλικών και θεωρητικούς μοντελιστές από τομείς τόσο διαφορετικούς όπως τα μαθηματικά, η επιστήμη των υπολογιστών και η τεχνητή νοημοσύνη. Η στενή συνεργασία με τους επιστήμονες υλικών έδωσε στον Jaeger μια καλή ιδέα για τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν όταν προσπαθούν να βρουν νέα υπολογιστικά υλικά, ενώ τον έκανε επίσης να συνειδητοποιήσει μια επικίνδυνη παγίδα: δεν υπάρχει καθιερωμένη θεωρία για τη χρήση μη ψηφιακά φυσικά αποτελέσματα σε υπολογιστικά συστήματα. Ο εγκέφαλός μας δεν είναι ένα λογικό σύστημα. Μπορούμε να συλλογιστούμε λογικά, αλλά αυτό είναι μόνο ένα μικρό μέρος αυτού που κάνει ο εγκέφαλός μας. Τις περισσότερες φορές, πρέπει να βρει πώς να φέρεις ένα χέρι σε ένα φλιτζάνι τσαγιού ή να κουνήσεις ένα χέρι σε έναν συνάδελφο όταν το περνάς σε ένα διάδρομο. «Πολλή από την επεξεργασία πληροφοριών που κάνει ο εγκέφαλός μας είναι αυτό το μη λογικό υλικό, το οποίο είναι συνεχές και δυναμικό. Είναι δύσκολο να επισημοποιηθεί αυτό σε έναν ψηφιακό υπολογιστή», εξηγεί ο Jaeger. Επιπλέον, ο εγκέφαλός μας συνεχίζει να λειτουργεί παρά τις διακυμάνσεις της αρτηριακής πίεσης, της εξωτερικής θερμοκρασίας ή της ισορροπίας των ορμονών και ούτω καθεξής. Πώς είναι δυνατόν να δημιουργήσετε έναν υπολογιστή που να είναι τόσο ευέλικτος και στιβαρός; Ο Jaeger είναι αισιόδοξος: «Η απλή απάντηση είναι: ο εγκέφαλος είναι απόδειξη αρχής ότι μπορεί να γίνει».Νευρώνες
Ο εγκέφαλος είναι, επομένως, μια έμπνευση για τους επιστήμονες των υλικών. Jaeger: «Μπορεί να παράγουν κάτι που είναι φτιαγμένο από μερικές εκατοντάδες άτομα και που θα ταλαντώνεται, ή κάτι που θα δείχνει εκρήξεις δραστηριότητας. Και θα πουν: «Αυτό μοιάζει με το πώς λειτουργούν οι νευρώνες, οπότε ας φτιάξουμε ένα νευρωνικό δίκτυο». Αλλά τους λείπει ένα κομμάτι ζωτικής σημασίας γνώσης εδώ. «Ακόμη και οι νευροεπιστήμονες δεν γνωρίζουν ακριβώς πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος. Εδώ είναι προβληματική η έλλειψη θεωρίας για νευρομορφικούς υπολογιστές. Ωστόσο, το πεδίο δεν φαίνεται να το βλέπει αυτό.' Σε έγγραφο που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications («Προς μια επίσημη θεωρία για υπολογιστικές μηχανές φτιαγμένη από οτιδήποτε προσφέρει η φυσική»), ο Jaeger και οι συνάδελφοί του Beatriz Noheda (επιστημονικός διευθυντής της CogniGron) και Wilfred G. van der Wiel (Πανεπιστήμιο του Twente) παρουσιάζουν ένα σκίτσο του πώς μπορεί να μοιάζει μια θεωρία για μη ψηφιακούς υπολογιστές. Προτείνουν ότι αντί για σταθερούς διακόπτες 0/1, η θεωρία θα πρέπει να λειτουργεί με συνεχή, αναλογικά σήματα. Θα πρέπει επίσης να φιλοξενήσει τον πλούτο των μη τυπικών φυσικών επιπτώσεων σε νανοκλίμακα που ερευνούν οι επιστήμονες των υλικών.Υποθεωρίες
Κάτι άλλο που έμαθε ο Jaeger ακούγοντας τους επιστήμονες υλικών είναι ότι οι συσκευές από αυτά τα νέα υλικά είναι δύσκολο να κατασκευαστούν. Jaeger: «Αν φτιάξεις εκατό από αυτά, δεν θα είναι όλα ίδια». Στην πραγματικότητα μοιάζει πολύ με τον εγκέφαλο, καθώς οι νευρώνες μας δεν είναι όλοι ακριβώς πανομοιότυποι. Ένα άλλο πιθανό ζήτημα είναι ότι οι συσκευές είναι συχνά εύθραυστες και ευαίσθητες στη θερμοκρασία, συνεχίζει ο Jaeger. «Οποιαδήποτε θεωρία για τον νευρομορφικό υπολογισμό θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τέτοια χαρακτηριστικά». Είναι σημαντικό ότι μια θεωρία που στηρίζει τον νευρομορφικό υπολογισμό δεν θα είναι μια ενιαία θεωρία αλλά θα κατασκευαστεί από πολλές υποθεωρίες (βλ. εικόνα παρακάτω). Jaeger: «Έτσι λειτουργεί και η ψηφιακή θεωρία υπολογιστών, είναι ένα πολυεπίπεδο σύστημα συνδεδεμένων υποθεωριών». Η δημιουργία μιας τέτοιας θεωρητικής περιγραφής νευρομορφικών υπολογιστών θα απαιτήσει στενή συνεργασία επιστημόνων πειραματικών υλικών και επίσημων θεωρητικών μοντελιστών. Jaeger: «Οι επιστήμονες υπολογιστών πρέπει να γνωρίζουν τη φυσική όλων αυτών των νέων υλικών και οι επιστήμονες υλικών θα πρέπει να γνωρίζουν τις θεμελιώδεις έννοιες της πληροφορικής».Τυφλά σημεία
Η γεφύρωση αυτού του χάσματος μεταξύ της επιστήμης των υλικών, της νευροεπιστήμης, της επιστήμης υπολογιστών και της μηχανικής είναι ακριβώς ο λόγος που ιδρύθηκε η CogniGron στο Πανεπιστήμιο του Groningen: φέρνει κοντά αυτές τις διαφορετικές ομάδες. «Όλοι έχουμε τα τυφλά μας σημεία», καταλήγει ο Jaeger. Και το μεγαλύτερο κενό στη γνώση μας είναι μια θεμελιώδης θεωρία για νευρομορφικούς υπολογιστές. Η εργασία μας είναι μια πρώτη προσπάθεια να επισημάνουμε πώς θα μπορούσε να κατασκευαστεί μια τέτοια θεωρία και πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε μια κοινή γλώσσα».- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63871.php
- :έχει
- :είναι
- :δεν
- :που
- $UP
- 1
- 10
- 11
- 17
- 7
- 8
- 9
- a
- Σχετικα
- απολύτως
- φιλοξενώ
- Λογαριασμός
- δραστηριότητα
- πραγματικά
- εξελίξεις
- AI
- στόχοι
- Όλα
- Επίσης
- an
- και
- Άλλος
- απάντηση
- εμφανίζομαι
- προσεγγίσεις
- προσεγγίζοντας
- ΕΙΝΑΙ
- Υποστηρίζει
- AS
- At
- απόπειρα
- επίγνωση
- Υπόλοιπο
- βασίζονται
- βάση
- BE
- γίνονται
- παρακάτω
- μεταξύ
- Μεγαλύτερη
- Κομμάτι
- τυφλός
- αίμα
- Αρτηριακή πίεση
- Εγκέφαλος
- αρθρογράφοι
- Γεφυρώνοντας
- φέρω
- Φέρνοντας
- Φέρνει
- χτίζω
- αλλά
- by
- CAN
- περιπτώσεις
- Κέντρο
- προκλήσεις
- χαρακτηριστικά
- κλασικό
- Κλεισιμο
- στενά
- γνωστική
- συνεργασία
- συνάδελφος
- συναδέλφους
- Ελάτε
- Comm
- Κοινός
- εξαρτήματα
- υπολογιστική
- υπολογιστή
- Πληροφορική
- υπολογιστές
- χρήση υπολογιστή
- έννοιες
- συνδεδεμένος
- Εξετάστε
- κατασκευάσει
- συνεχίζεται
- συνεχής
- διάδρομο
- θα μπορούσε να
- δημιουργία
- δημιουργία
- δημιουργία
- κρίσιμος
- Επικίνδυνες
- Ημερομηνία
- δεκαετίες
- περιγραφή
- Παρά
- ανάπτυξη
- ανάπτυξη
- Συσκευές
- διαφορετικές
- δύσκολος
- ψηφιακό
- Ψηφιακά
- Διευθυντής
- διάφορα
- διαιρούν
- κάνει
- Όχι
- γίνεται
- Μην
- δυναμικός
- e
- αποτελέσματα
- προσπάθειες
- είτε
- αλλιώς
- Μηχανική
- εγκατεστημένος
- ακριβώς
- υφιστάμενα
- πειραματικός
- Εξηγεί
- εξωτερικός
- Πρόσωπο
- γεγονός
- μακριά
- λίγοι
- πεδίο
- Πεδία
- Εικόνα
- Εύρεση
- Όνομα
- διακυμάνσεις
- Συγκέντρωση
- Για
- επίσημος
- Ίδρυση
- από
- θεμελιώδης
- περαιτέρω
- Επί πλέον
- χάσμα
- κενά
- General
- δεδομένου
- Go
- καλός
- Έδαφος
- Ομάδα
- κατευθυντήριων γραμμών
- χέρι
- υλικού
- Έχω
- εδώ
- αυτόν
- του
- Πως
- Πώς να
- Ωστόσο
- HTTPS
- εκατό
- i
- ιδέα
- identiques
- εικόνα
- το σημαντικότερο
- in
- Έμπνευση
- αντί
- σε
- ζήτημα
- IT
- ΤΟΥ
- jpg
- μόλις
- Διατήρηση
- Ξέρω
- γνώση
- Έλλειψη
- λείπει
- Γλώσσα
- στρώσεις
- μάθει
- Μου αρέσει
- LIMIT
- Περιωρισμένος
- Ακούγοντας
- λογικός
- ματιά
- μοιάζει
- ΦΑΊΝΕΤΑΙ
- Παρτίδα
- μηχανήματα
- που
- κάνω
- Κατασκευή
- πολοί
- υλικά
- μαθηματικά
- Μέσο
- ενδέχεται να
- Λείπει
- περισσότερο
- πλέον
- πολύ
- πρέπει
- Φύση
- απαραίτητος
- ανάγκες
- δίκτυο
- Νευρικός
- νευρικό σύστημα
- Νευρώνες
- Νευροεπιστήμες
- Νέα
- Όχι.
- μυθιστόρημα
- τώρα
- of
- off
- προσφορές
- συχνά
- on
- αποκλειστικά
- Αισιόδοξος
- or
- δικός μας
- έξω
- Χαρτί
- μέρος
- Πέρασμα
- PHP
- φυσικός
- Φυσική
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- δυνατός
- ισχυρός
- παρόν
- χυτρα
- αρχή
- διαδικασια μας
- παράγει
- Δάσκαλος
- Προγραμματισμός
- απόδειξη
- προτείνω
- δημοσιεύθηκε
- βάζω
- Φτάνει
- πραγματικός
- λόγος
- πρόσφατος
- απαιτούν
- εύρωστος
- ευρωστία
- s
- λένε
- Επιστήμη
- επιστημονικός
- επιστήμονες
- Αναζήτηση
- αναζήτηση
- δείτε
- εξυπηρετούν
- θα πρέπει να
- δείχνουν
- σήματα
- Απλούς
- ενιαίας
- small
- So
- μέχρι τώρα
- στέρεο
- κάτι
- ειδική
- κηλίδες
- σταθερός
- τέτοιος
- Προτείνει
- σύστημα
- συστήματα
- Πάρτε
- λαμβάνεται
- από
- ότι
- Η
- τους
- Τους
- θεωρητικός
- θεωρία
- Εκεί.
- επομένως
- Αυτοί
- αυτοί
- αυτό
- ώρα
- προς την
- μαζι
- προς
- προσπαθώντας
- θεμέλια
- πανεπιστήμιο
- χρήση
- συνήθως
- Αξίες
- πολύπλευρος
- ευστροφία
- εκδοχή
- πολύ
- ζωτικής σημασίας
- ήταν
- WAVE
- we
- Πλούτος
- ΛΟΙΠΌΝ
- Τι
- ανεξαρτήτως
- πότε
- ενώ
- Ποιό
- ενώ
- Ο ΟΠΟΊΟΣ
- WHY
- θα
- με
- Εργασία
- επεξεργάζομαι
- εργαζόμενος
- εργασίες
- λειτουργεί
- παγκόσμιος
- θα
- ακόμη
- εσείς
- zephyrnet