Штучний інтелект відпочиває. Вчені розробляють «ідеальний» комп’ютер, який працюватиме як людський мозок

Це надихає інженерів працювати над оновленням нашої техніки, поступово наближаючи її склад до «людского».

Зараз ніхто не говорить про буквальне відтворення людського мозку замість комп’ютерного процесора, проте вчені все активніше досліджують можливість використовувати у ком’ютерах так звані органічні нейроморфні пристрої — грубо кажучи, чипи нового покоління, зроблені з органічних матеріалів та які могли б відтворити принцип роботи нейронів мозку у процесорі.

Ідеальну нейроморфну мікросхему, яка б відтворила роботу мозку у комп’ютері, ми, скоріше за все, якщо і побачимо, то дуже нескоро — у нас банально немає ні технологій, ні знань, щоб її зробити. Що вже казати, якщо ми і досі досліджуємо, як саме працює наш мозок. Проте людський мозок та принципи його роботи вже кілька десятиріч є джерелом нових ідей та рішень для дослідників.

Потенційно нейроморфні пристрої дозволять не тільки значно покращити роботу комп’ютерів, але і відкривають можливість до симбіозу роботи людського мозку і ком’ютера. Вчені вважають, що колись у нас буде можливість імплантувати «біологічні» чипи безпосередньо в мозок — так люди могли б керувати штучними руками, смартфонами та іншою технікою лише силою думки.

Здавалось би, ця тема не є новою, і у вчених вже є успіхи у розробленні імплантів для мозку. Над подібними технологіями уже працюють у Meta та Neuralink. Крім того, свої імпланти розробляють та тестують вчені з університетів по всьому світу. Потенциійно вони дозволять хворим чи паралізованим людям робити те, на що їхнє біологічне тіло вже не здатне — писати, бачити та навіть рухатися.

Зараз все більш амбітним напрямком стає розробка нового виду комп’ютерних чипів — так званих нейроморфних пристроїв, які можуть посилати й отримувати не тільки електричні, але й хімічні сигнали. Це дозволило б не тільки створювати більш ефективні протези, але й відкрило б можливіть до створення інтефейсу мозок-машина — тобто, фактично, поєднання можливостей мозку і комп’ютера.

Деякі дослідники впевнені, що ця технологія дозволить нам повністю розкрити потенціал людського мозку, розгадати його таємниці. Крім того, нейроморфні пристрої були б хорошою основою для систем штучного інтелекту, автономних автомобілів та нових алгоритмів, які виконували б як складні, так і повсякденні задачі більш ефективно, ніж люди.

І вчені вже працюють у цьому напрямку.

Наприклад, команда матеріалознавця зі Стенфордського університету Альберто Саллео, створила електронні пристрої, які можуть діяти одночасно як транзистори (тобто підсилюють і перемикають електричні сигнали) та елементи пам’яті (тобто зберігають інформацію).

У своїх роботі, опублікованій у Annual Review of Materials Research, Саллео пояснює новий тренд розвитком штучного інтелекту (ШІ), який «сприяє безперебійній взаємодії між людьми та машинами».

За його словами, традиційні комп’ютери занадто слабкі та не здатні розкрити потенціал ШІ як з точки зору можливості проводити обчислення, так і з точки зору енергоефективності. Вони працюють крок за кроком, тобто у їхній архітектурі закладено розподіл між процесам обчислення та пам’яті.

Мозок, у свою чергу, працює зовсім інакше. Нейрон отримує безліч сигналів від своїх «колег», і всі ці сигнали разом впливають на електричний стан приймаючого нейрона. Фактично, кожен нейрон одночасно виконує процесс обчислення, розпізнаючи усі отримані сигнали, і процесс запам’ятовування, зберігаючи значення всіх цих об'єднаних сигналів.

Дослідники вже розробили низку подібних пристроїв, які імітують цю здатність мозку. Проте зараз вони зазвичай розробляються не на органічних матеріалах, а на більш традиційних — наприклад, кремнії. Органічні компоненти дозволять виконувати обчислення ще швидше і при цьому використовувати менше енергії.

«Коли у вас є класична комп’ютерна пам’ять, це або нуль, або одиниця. Ми створюємо пам’ять, яка може мати будь-яке значення від нуля до одиниці. Тож ви можете налаштувати його в аналоговому режимі», — каже Саллео.

Крім того, нейроморфні пристрої можна розробляти з думкою про їхню подальшу інтеграцію з мозгом людини.

Наприклад, інженер-електрик з Аахенського університету Франческа Санторо, розробляє полімерний пристрій, який отримує дані від реальних клітин і «навчається» на них. У ньому клітини відокремлені від штучного нейрона невеликим простором, який нагадує синапси. Так, коли клітина виробляє дофамін, електричний стан штучної половини пристрою змінюється: чим більше дофаміну, тим більше змінюється електричний стан штучного нейрона.

За словами Санторо, такі пристрої у майбутньому дозволять нам краще керувати протезами та навіть комп’ютерами за допомогою мозку, тобто, сили думок. Проте ця технологія ще далека від практичної реалізації через те, що більшість сучасних систем використовують стандартну електроніку.

Саме нейроморфні пристрої зможут наблизити такі прототипи до реальності. Вони зможуть передавати сигнали мозку набагато точніше, ніж електроди; крім того, деякі з необхідних обчислень будуть виконуватися самостійно, у «фоновому режимі», що заощадило б енергію та пришвидшить процесс обробки даних.

На жаль, нейроморфні обчислення наразі дуже далекі від розкриття свого потенціалу. Найближча перспектива їхнього використання — створення нового програмного забезпечення для роботи штучного інтелекту, яке дозволило б наблизити «мислення» та «логіку» роботів до людського; розробка різних «біологічних» чипів для мозку та покращення вже існуючих алгоритмів обчислень big data.