17. oktober 2023 (Nanowerk Nyheter) Det er et intenst, verdensomspennende søk etter nye materialer å bygge datamaskinmikrobrikker med som ikke er basert på klassiske transistorer men på mye mer energibesparende, hjernelignende komponenter. Men mens det teoretiske grunnlaget for klassiske transistorbaserte digitale datamaskiner er solid, finnes det ingen reelle teoretiske retningslinjer for å lage hjernelignende datamaskiner. En slik teori ville være helt nødvendig for å sette innsatsen som går til å konstruere nye typer mikrobrikker på solid grunn, hevder Herbert Jaeger, professor i databehandling i kognitive materialer ved Universitetet i Groningen.
Forskere over hele verden leter etter nye materialer for å bygge energisparende, hjernelignende datamikrobrikker når klassisk transistorminiatyrisering når sin fysiske grense.
Teoretiske retningslinjer for hjernelignende datamaskiner mangler, noe som gjør det avgjørende for fremskritt på feltet.
Hjernens allsidighet og robusthet tjener som inspirasjon, til tross for begrenset kunnskap om dens eksakte virkemåte.
En fersk artikkel foreslår at en teori for ikke-digitale datamaskiner bør fokusere på kontinuerlige, analoge signaler og vurdere egenskapene til nye materialer.
Å bygge bro mellom ulike vitenskapelige felt er avgjørende for å utvikle en grunnleggende teori for nevromorf databehandling.
En generell teori om fysiske datasystemer vil omfatte eksisterende teorier som spesielle tilfeller. (Figuren er hentet fra en utvidet versjon av Nature Comm-artikkelen på arXiv)
Nøkkelfunksjoner
Forskningen
Datamaskiner har så langt basert seg på stabile brytere som kan være av eller på, vanligvis transistorer. Disse digitale datamaskinene er logiske maskiner og programmeringen deres er også basert på logisk resonnement. I flere tiår har datamaskiner blitt kraftigere ved ytterligere miniatyrisering av transistorene, men denne prosessen nærmer seg nå en fysisk grense. Det er grunnen til at forskere jobber med å finne nye materialer for å lage mer allsidige brytere, som kan bruke flere verdier enn bare de digitale 0 eller 1.Farlig fallgruve
Jaeger er en del av Groningen Cognitive Systems and Materials Center (CogniGron), som har som mål å utvikle nevromorfe (dvs. hjernelignende) datamaskiner. CogniGron samler forskere som har svært forskjellige tilnærminger: eksperimentelle materialforskere og teoretiske modellerere fra så forskjellige felt som matematikk, informatikk og AI. Et tett samarbeid med materialforskere har gitt Jaeger et godt inntrykk av utfordringene de møter når de prøver å komme opp med nytt beregningsmateriale, samtidig som det har gjort ham oppmerksom på en farlig fallgruve: det er ingen etablert teori for bruk av ikke- digitale fysiske effekter i datasystemer. Hjernen vår er ikke et logisk system. Vi kan resonnere logisk, men det er bare en liten del av hva hjernen vår gjør. Mesteparten av tiden må det finne ut hvordan man kan ta en hånd til en tekopp eller vinke til en kollega når han passerer dem i en korridor. Mye av informasjonsbehandlingen som hjernen vår gjør, er ikke-logiske ting, som er kontinuerlige og dynamiske. Det er vanskelig å formalisere dette i en digital datamaskin, forklarer Jaeger. Videre fortsetter hjernen vår å jobbe til tross for svingninger i blodtrykk, ytre temperatur eller hormonbalanse, og så videre. Hvordan er det mulig å lage en datamaskin som er like allsidig og robust? Jaeger er optimistisk: 'Det enkle svaret er: hjernen er et prinsippbevis på at det kan gjøres.'Nerveceller
Hjernen er derfor en inspirasjon for materialforskere. Jaeger: «De kan produsere noe som er laget av noen få hundre atomer og som vil oscillere, eller noe som vil vise utbrudd av aktivitet. Og de vil si: "Det ser ut som hvordan nevroner fungerer, så la oss bygge et nevralt nettverk." Men de mangler en viktig bit av kunnskap her. «Selv nevrovitenskapsmenn vet ikke nøyaktig hvordan hjernen fungerer. Det er her mangelen på en teori for nevromorfe datamaskiner er problematisk. Likevel ser det ikke ut til at feltet ser dette.' I en artikkel publisert i Nature Communications ("Mot en formell teori for datamaskiner laget av det fysikken tilbyr"), presenterer Jaeger og hans kolleger Beatriz Noheda (vitenskapelig direktør for CogniGron) og Wilfred G. van der Wiel (University of Twente) en skisse av hvordan en teori for ikke-digitale datamaskiner kan se ut. De foreslår at i stedet for stabile 0/1-svitsjer, bør teorien fungere med kontinuerlige, analoge signaler. Den bør også imøtekomme rikdommen av ikke-standardiserte fysiske effekter på nanoskala som materialforskerne undersøker.Underteorier
Noe annet som Jaeger har lært av å lytte til materialforskere er at enheter fra disse nye materialene er vanskelige å konstruere. Jaeger: 'Hvis du lager hundre av dem, vil de ikke alle være identiske.' Dette er faktisk veldig hjernelignende, siden nevronene våre ikke alle er helt identiske heller. Et annet mulig problem er at enhetene ofte er sprø og temperaturfølsomme, fortsetter Jaeger. "Enhver teori for nevromorf databehandling bør ta slike egenskaper i betraktning." Viktigere, en teori som underbygger nevromorf databehandling vil ikke være en enkelt teori, men vil bli konstruert fra mange underteorier (se bildet nedenfor). Jaeger: "Dette er faktisk hvordan digital datateori også fungerer, det er et lagdelt system av koblede underteorier." Å lage en slik teoretisk beskrivelse av nevromorfe datamaskiner vil kreve tett samarbeid mellom eksperimentelle materialforskere og formelle teoretiske modellerere. Jaeger: 'Dataforskere må være klar over fysikken til alle disse nye materialene, og materialforskere bør være klar over de grunnleggende konseptene innen databehandling.'Blinde flekker
Å bygge bro over dette skillet mellom materialvitenskap, nevrovitenskap, datavitenskap og ingeniørfag er nøyaktig grunnen til at CogniGron ble grunnlagt ved Universitetet i Groningen: det bringer disse forskjellige gruppene sammen. «Vi har alle våre blinde flekker», avslutter Jaeger. "Og det største gapet i vår kunnskap er en grunnleggende teori for nevromorf databehandling. Papiret vårt er et første forsøk på å påpeke hvordan en slik teori kan konstrueres og hvordan vi kan skape et felles språk.'- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63871.php
- : har
- :er
- :ikke
- :hvor
- $OPP
- 1
- 10
- 11
- 17
- 7
- 8
- 9
- a
- Om oss
- absolutt
- imøtekomme
- Logg inn
- aktivitet
- faktisk
- fremskritt
- AI
- mål
- Alle
- også
- an
- og
- En annen
- besvare
- vises
- tilnærminger
- nærmer seg
- ER
- argumenterer
- AS
- At
- forsøk
- klar
- Balansere
- basert
- basis
- BE
- bli
- under
- mellom
- Biggest
- Bit
- blind
- blod
- Blood Pressure
- Brain
- hjerner
- bridging
- bringe
- Bringe
- Bringer
- bygge
- men
- by
- CAN
- saker
- sentrum
- utfordringer
- egenskaper
- Classic
- Lukke
- tett
- kognitiv
- samarbeid
- kollega
- kollegaer
- Kom
- comm
- Felles
- komponenter
- beregnings
- datamaskin
- informatikk
- datamaskiner
- databehandling
- konsepter
- tilkoblet
- Vurder
- konstruere
- fortsetter
- kontinuerlig
- korridor
- kunne
- skape
- Opprette
- skaperverket
- avgjørende
- Dangerous
- Dato
- tiår
- beskrivelse
- Til tross for
- utvikle
- utvikle
- Enheter
- forskjellig
- vanskelig
- digitalt
- Bokstaver
- Regissør
- diverse
- dele
- gjør
- ikke
- gjort
- ikke
- dynamisk
- e
- effekter
- innsats
- enten
- ellers
- Ingeniørarbeid
- etablert
- nøyaktig
- eksisterende
- eksperimentell
- forklarer
- utvendig
- Face
- Faktisk
- langt
- Noen få
- felt
- Felt
- Figur
- Finn
- Først
- svingninger
- Fokus
- Til
- formell
- Stiftet
- fra
- fundamental
- videre
- Dess
- mellomrom
- hull
- general
- gitt
- Go
- god
- Ground
- Gruppens
- retningslinjer
- hånd
- maskinvare
- Ha
- her.
- ham
- hans
- Hvordan
- Hvordan
- Men
- HTTPS
- hundre
- i
- Tanken
- identiske
- bilde
- viktigere
- in
- inspirasjon
- i stedet
- inn
- utstedelse
- IT
- DET ER
- jpg
- bare
- Hold
- Vet
- kunnskap
- maling
- mangler
- Språk
- lagdelte
- lært
- i likhet med
- BEGRENSE
- Begrenset
- Lytting
- logisk
- Se
- ser ut som
- UTSEENDE
- Lot
- maskiner
- laget
- gjøre
- Making
- mange
- materialer
- matematikk
- Middle
- kunne
- mangler
- mer
- mest
- mye
- må
- Natur
- nødvendig
- behov
- nettverk
- neural
- nevrale nettverket
- Nerveceller
- Neuroscience
- Ny
- Nei.
- roman
- nå
- of
- off
- Tilbud
- ofte
- on
- bare
- Optimistisk
- or
- vår
- ut
- Papir
- del
- Passerer
- PHP
- fysisk
- Fysikk
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- mulig
- kraftig
- presentere
- press
- prinsipp
- prosess
- produsere
- Professor
- Programmering
- bevis
- foreslå
- publisert
- sette
- Når
- ekte
- grunnen til
- nylig
- krever
- robust
- robusthet
- s
- sier
- Vitenskap
- vitenskapelig
- forskere
- Søk
- søker
- se
- betjene
- bør
- Vis
- signaler
- Enkelt
- enkelt
- liten
- So
- så langt
- solid
- noe
- spesiell
- flekker
- stabil
- slik
- foreslår
- system
- Systemer
- Ta
- tatt
- enn
- Det
- De
- deres
- Dem
- teoretiske
- teori
- Der.
- derfor
- Disse
- de
- denne
- tid
- til
- sammen
- mot
- prøver
- underbygger
- universitet
- bruke
- vanligvis
- Verdier
- allsidig
- allsidighet
- versjon
- veldig
- vital
- var
- Wave
- we
- Rikdom
- VI VIL
- Hva
- uansett
- når
- mens
- hvilken
- mens
- HVEM
- hvorfor
- vil
- med
- Arbeid
- trene
- arbeid
- hjemkomsten
- virker
- verdensomspennende
- ville
- ennå
- du
- zephyrnet