17 oktober 2023 (Nanowerk Nyheter) Det pågår ett intensivt, världsomspännande sökande efter nya material att bygga datormikrochips med som inte är baserade på klassiska transistorer utan på mycket mer energibesparande, hjärnliknande komponenter. Men medan den teoretiska grunden för klassiska transistorbaserade digitala datorer är solid, finns det inga egentliga teoretiska riktlinjer för skapandet av hjärnliknande datorer. En sådan teori skulle vara absolut nödvändig för att lägga de ansträngningar som går till att konstruera nya typer av mikrochips på fast mark, hävdar Herbert Jaeger, professor i datoranvändning i kognitiva material vid universitetet i Groningen.
Forskare över hela världen letar efter nya material för att bygga energibesparande, hjärnliknande datormikrochips när klassisk transistorminiatyrisering når sin fysiska gräns.
Teoretiska riktlinjer för hjärnliknande datorer saknas, vilket gör det avgörande för framsteg inom området.
Hjärnans mångsidighet och robusthet tjänar som inspiration, trots begränsad kunskap om dess exakta funktion.
En färsk artikel föreslår att en teori för icke-digitala datorer bör fokusera på kontinuerliga, analoga signaler och överväga egenskaperna hos nya material.
Att överbrygga klyftor mellan olika vetenskapliga områden är avgörande för att utveckla en grundläggande teori för neuromorfisk datoranvändning.
En allmän teori om fysiska beräkningssystem skulle omfatta befintliga teorier som specialfall. (Bilden hämtad från en utökad version av Nature Comm-tidningen på arXiv)
Key Takeaways
Forskningen
Datorer har hittills förlitat sig på stabila switchar som kan vara av eller på, vanligtvis transistorer. Dessa digitala datorer är logiska maskiner och deras programmering bygger också på logiska resonemang. I decennier har datorer blivit kraftfullare genom ytterligare miniatyrisering av transistorerna, men denna process närmar sig nu en fysisk gräns. Det är därför som forskare arbetar med att hitta nya material för att göra mer mångsidiga switchar, som kan använda fler värden än bara digitala 0 eller 1.Farlig fallgrop
Jaeger är en del av Groningen Cognitive Systems and Materials Center (CogniGron), som syftar till att utveckla neuromorfa (dvs hjärnliknande) datorer. CogniGron samlar forskare som har väldigt olika tillvägagångssätt: experimentella materialvetare och teoretiska modellerare från så olika områden som matematik, datavetenskap och AI. Ett nära samarbete med materialforskare har gett Jaeger en god uppfattning om de utmaningar som de står inför när de försöker komma på nytt beräkningsmaterial, samtidigt som det har gjort honom medveten om en farlig fallgrop: det finns ingen etablerad teori för användningen av icke- digitala fysiska effekter i datorsystem. Vår hjärna är inte ett logiskt system. Vi kan resonera logiskt, men det är bara en liten del av vad vår hjärna gör. För det mesta måste det lösa sig hur man tar en hand till en tekopp eller vinkar till en kollega när han passerar dem i en korridor. "Mycket av informationsbehandlingen som vår hjärna gör är detta icke-logiskt, som är kontinuerligt och dynamiskt. Det är svårt att formalisera detta i en digital dator, förklarar Jaeger. Dessutom fortsätter våra hjärnor att arbeta trots fluktuationer i blodtryck, yttre temperatur eller hormonbalans, och så vidare. Hur är det möjligt att skapa en dator som är lika mångsidig och robust? Jaeger är optimistisk: "Det enkla svaret är: hjärnan är ett principbevis på att det kan göras."nervceller
Hjärnan är därför en inspiration för materialvetare. Jaeger: 'De kan producera något som är gjort av några hundra atomer och som kommer att svänga, eller något som kommer att visa aktivitetsskurar. Och de kommer att säga: "Det ser ut som hur neuroner fungerar, så låt oss bygga ett neuralt nätverk." Men de saknar en viktig bit av kunskap här. "Även neuroforskare vet inte exakt hur hjärnan fungerar. Det är här som bristen på en teori för neuromorfa datorer är problematisk. Ändå verkar fältet inte se detta.' I en tidning publicerad i Nature Communications ("Mot en formell teori för datormaskiner gjorda av vad fysiken erbjuder"), presenterar Jaeger och hans kollegor Beatriz Noheda (vetenskaplig chef för CogniGron) och Wilfred G. van der Wiel (Universitetet i Twente) en skiss på hur en teori för icke-digitala datorer kan se ut. De föreslår att istället för stabila 0/1-switchar ska teorin fungera med kontinuerliga, analoga signaler. Det bör också rymma den rikedom av icke-standardiserade fysiska effekter på nanoskala som materialforskarna undersöker.Underteorier
Något annat som Jaeger har lärt sig av att lyssna på materialforskare är att enheter från dessa nya material är svåra att konstruera. Jaeger: 'Om du gör hundra av dem kommer de inte alla att vara identiska.' Detta är faktiskt väldigt hjärnliknande, eftersom alla våra nervceller inte heller är exakt identiska. En annan möjlig fråga är att enheterna ofta är spröda och temperaturkänsliga, fortsätter Jaeger. "All teori för neuromorphic computing bör ta hänsyn till sådana egenskaper." Viktigt är att en teori som ligger till grund för neuromorfisk beräkning inte kommer att vara en enda teori utan kommer att konstrueras från många underteorier (se bilden nedan). Jaeger: "Det är faktiskt så digital datorteori fungerar också, det är ett skiktat system av sammankopplade underteorier." Att skapa en sådan teoretisk beskrivning av neuromorfa datorer kommer att kräva nära samarbete mellan experimentella materialforskare och formella teoretiska modellerare. Jaeger: "Dataforskare måste vara medvetna om fysiken hos alla dessa nya material och materialvetare bör vara medvetna om de grundläggande begreppen inom datoranvändning."Blinda fläckar
Att överbrygga denna klyfta mellan materialvetenskap, neurovetenskap, datavetenskap och teknik är exakt varför CogniGron grundades vid universitetet i Groningen: det för samman dessa olika grupper. "Vi har alla våra blinda fläckar", avslutar Jaeger. "Och den största luckan i vår kunskap är en grundläggande teori för neuromorfisk datoranvändning. Vår uppsats är ett första försök att peka på hur en sådan teori skulle kunna konstrueras och hur vi kan skapa ett gemensamt språk.'- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
- PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
- Källa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63871.php
- : har
- :är
- :inte
- :var
- $UPP
- 1
- 10
- 11
- 17
- 7
- 8
- 9
- a
- Om Oss
- absolut
- rymma
- Konto
- aktivitet
- faktiskt
- framsteg
- AI
- Syftet
- Alla
- också
- an
- och
- Annan
- svara
- visas
- tillvägagångssätt
- närmar sig
- ÄR
- argumenterar
- AS
- At
- försök
- medveten
- Balansera
- baserat
- grund
- BE
- blir
- nedan
- mellan
- störst
- Bit
- blinda
- blod
- Blood Pressure
- Hjärna
- Hjärnorna
- överbryggande
- föra
- Föra
- Bringar
- SLUTRESULTAT
- men
- by
- KAN
- fall
- Centrum
- utmaningar
- egenskaper
- klassiska
- Stäng
- nära
- kognitiv
- samverkan
- kollega
- kollegor
- komma
- comm
- Gemensam
- komponenter
- beräkningar
- dator
- Datavetenskap
- datorer
- databehandling
- Begreppen
- anslutna
- Tänk
- konstruera
- fortsätter
- kontinuerlig
- korridor
- kunde
- skapa
- Skapa
- skapande
- avgörande
- Dangerous
- Datum
- årtionden
- beskrivning
- Trots
- utveckla
- utveckla
- enheter
- olika
- svårt
- digital
- digitals
- Direktör
- flera
- dela
- gör
- inte
- gjort
- inte
- dynamisk
- e
- effekter
- ansträngningar
- antingen
- annars
- Teknik
- etablerade
- exakt
- befintliga
- experimentell
- Förklarar
- extern
- Ansikte
- Faktum
- långt
- få
- fält
- Fält
- Figur
- hitta
- Förnamn
- fluktuationer
- Fokus
- För
- formell
- Grundad
- från
- grundläggande
- ytterligare
- Vidare
- spalt
- luckor
- Allmänt
- ges
- Go
- god
- Marken
- Gruppens
- riktlinjer
- sidan
- hårdvara
- Har
- här.
- honom
- hans
- Hur ser din drömresa ut
- How To
- Men
- HTTPS
- hundra
- i
- Tanken
- identiska
- bild
- viktigt
- in
- Inspiration
- istället
- in
- fråga
- IT
- DESS
- jpg
- bara
- Ha kvar
- Vet
- kunskap
- Brist
- saknas
- språk
- skiktad
- lärt
- tycka om
- BEGRÄNSA
- Begränsad
- Lyssna
- logisk
- se
- ser ut som
- UTSEENDE
- Lot
- Maskiner
- gjord
- göra
- Framställning
- många
- material
- matematik
- Mitten
- kanske
- saknas
- mer
- mest
- mycket
- måste
- Natur
- nödvändigt för
- behov
- nät
- neural
- neurala nätverk
- nervceller
- Neuroscience
- Nya
- Nej
- roman
- nu
- of
- sänkt
- Erbjudanden
- Ofta
- on
- endast
- Optimistiska
- or
- vår
- ut
- Papper
- del
- Förbi
- PHP
- fysisk
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- möjlig
- den mäktigaste
- presentera
- tryck
- Principen
- process
- producera
- Professor
- Programmering
- bevis
- föreslå
- publicerade
- sätta
- når
- verklig
- Anledningen
- senaste
- kräver
- robusta
- robusthet
- s
- säga
- Vetenskap
- vetenskaplig
- vetenskapsmän
- Sök
- söka
- se
- tjänar
- skall
- show
- signaler
- Enkelt
- enda
- Small
- So
- än så länge
- fast
- något
- speciell
- fläckar
- stabil
- sådana
- Föreslår
- system
- System
- Ta
- tagen
- än
- den där
- Smakämnen
- deras
- Dem
- teoretiska
- Teorin
- Där.
- därför
- Dessa
- de
- detta
- tid
- till
- tillsammans
- mot
- försöker
- understödja
- universitet
- användning
- vanligen
- Värden
- mångsidig
- mångsidighet
- version
- mycket
- avgörande
- var
- Våg
- we
- Rikedom
- VÄL
- Vad
- oberoende
- när
- medan
- som
- medan
- VEM
- varför
- kommer
- med
- Arbete
- träna
- arbetssätt
- fungerar
- fungerar
- inom hela sverige
- skulle
- ännu
- dig
- zephyrnet