Создана нейросеть, которая имитирует строение головного мозга

31 Июля 2018 в 13:30, Владимир Кузнецов 6 013 просмотра 25

Несмотря на то, что термин «нейронная сеть» можно применить как к анатомической структуре, так и к вычислительной системе, у этих нейросетей различий все же больше, чем сходств. И в первую очередь это обусловлено крайне сложным строением нейронных сплетений головного мозга. Но все может измениться благодаря разработке ученых из Национального института стандартов и технологий США. Их изобретение может стать новым этапом в развитии технологии построения нейронных сетей.


Дело в том, что головной мозг человека состоит из сотен миллионов нейронов, каждый из которых соединен с десятком тысяч других нейронов. Эта сложноустроенная структура в довольно упрощенном виде взята за основу построения искусственных нейронных сетей, с той лишь разницей, что существующая на сегодняшний день электроника не справляется с такой сложной маршрутизацией и количество связей между элементами нейросети приходится уменьшать в десятки и сотни раз, что сказывается на производительности. Конечно, сейчас существуют проекты, направленные на эмуляцию головного мозга, но и они упираются в предел мощности существующих технологий.

Схема строения чипа. Трехмерная структура обеспечивает сложную схему маршрутизации и скорость передачи сигнала, необходимые для имитации устройства головного мозга.

Команда разработчиков из Национального института стандартов и технологий США предлагает несколько иной подход. Ученые хотят использовать свет вместо электричества в качестве средства передачи сигнала. Для этого был разработан специальный чип, который распределяет оптические сигналы по миниатюрной сетке в разных направлениях. Благодаря использованию нового вида сигнала, удалось преодолеть проблему соединения элементов нейросети, вертикально укладывая два слоя фотонных структур. Они ограничивают свет линиями для направления оптических сигналов примерно так же, как провода передают электрический импульс. Этот подход позволяет создавать сложные схемы маршрутизации, необходимые для имитации нейронных структур головного мозга, а также увеличить как скорость передачи сигнала, так и количество связей между элементами сети. Кроме того, система является очень хорошо масштабируемой и ее легко расширить в будущем. И если «обычные» нейронные сети делают успехи в самообучении и распознавании образов, то сложно представить, на что будет способна структура, имитирующая работу головного мозга.

Создана нейросеть, которая имитирует строение головного мозга

25 комментариев

  1. uran

    Чаппи форева! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. Malk

    В мозгу в процессе обучения постоянно образуются новые нейронные связи, обеспечивающие более быстрый отклик на уже знакомую ситуацию. Но насколько я понимаю нейронные сети не могут самостоятельно создавать новые связи, используя лишь ту схему, что была заложена изначально при их создании. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • array

      Malk, связи между нейронами в искусственной сети могут меняться со временем. по сути это просто веса - действительные числа. 0 - связи нет, 1 связь есть. проблема массивных нейронных сетей в обучаемости. чем больше слоев, тем меньше обновляются первые слои...

      • mr Vanya

        array, В наших мозгах не 0 и 1, и даже не цифра с байтом на канал, а аналог - наш старый и добрый друг электрохимический потенциал.

        • p1glet

          mr, А какая разница, потенциал либо достигнут и сигнал пошел, либо не достигнут и сигнала нет. вот и вся разница...
          Есть ньюансы в виде периода реполяризации, но это скорее условности

          • mr Vanya

            p1glet, Нет никакого "сигнала" в бинарном плане (0/1).
            "Сигнал пошёл" как представление имеет под собой непрерывную во времени функцию с плавно меняющейся амплитудой. Простыми словами "сигнал ВСЕГДА идёт".
            Пороги, трешхолды, оцифровка - это всё от компьютерщиков, упрощения для их "примитивных" (:-0_ ес-но сложных ) цифровых моделей.

            • p1glet

              mr, Сигнал не может идти "ВСЕГДА" из за периода реполяризации необходимого для возобновления возможности клетки к возбуждению.
              Сигнал именно ИДЕТ перемещаясь как волна от дендритов к аксонам передаваясь по синапсам от клетки к клетке. Именно благодаря тому что сигнал ИДЕТ можно наблюдать соответствующую картину на ЕЕГ

    • Transchelovek

      Malk, В искусственных нейронных сетях эти связи образуются гораздо быстрее. Поясню. Формируются группами базы данных, например при определении страна-город-улица-дом построен аналог нейронной связи между наименованием страны-городом-улицей-домом. отличие в том, что в мозгу сначала записывается всё в краткосрочную память, потом в долгосрочную, в нейронной сети это происходит мгновенно. В идеальной нейронной сети эмуляция мозга происходит не засчет прямой симуляции его структур, а с помощью математических формул обсчёта данных - это занимает меньше места

  3. katyakitana

    Надо думать, уже выяснили "строение мозга"? 😃 (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. katyakitana

    Надо думать, уже выяснили строение мозга? 😃 (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. katyakitana

    Надо думать, уже выяснили строение мозга? 😃 (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. dmitry.nest

    Разум способен обрабатывать одновременно 40 потоков, Подсознание же - миллионы. Интересно, что будет с человеком, который научится находиться на стыке Разума и Подсознания? Все нынешние достижения по науке, технологиям - могут показаться игрой в песочнице по сравнению с тем, что осознает такой человек. Но таких людей либо еще нет, либо они пока не дали о себе знать.

    • reactos

      dmitry.nest, Откуда цифра 40 и миллион? Опять из носа выковыряли? Приведите методики измерения данных цифр.

      • p1glet

        reactos, +++

      • deaddreams

        reactos, чувак походу оптимист, на деле человек и с двумя задачами одновременно хреново справляется,например водит машину и говорит по телефону, хотя первое и почти на автоматизме происходит при должном опыте. А тут 40, миллион ....почему не гигапентатенталион?

        • recodda

          deaddreams, дышать и моргать он тоже не забывает, как и контролировать каждое волокно в мышцах что бы удержать руль, но ты ведь об этом не думаешь когда ведёшь машину. Цифры действительно из воздуха взяты, но доля правды в этом есть.

          • p1glet

            recodda, Нет.
            Для того, что бы дышать, моргать и контролировать мышцы не нужен разум - это происходит на уровне рефлексов.
            Для выполнения названных выше функций достаточно два нейрона: один сенсорный и один моторный. Всего две клетки регулируют эти функции.
            Здесь много кто разбирается в технике, но мало кто в биологии, по этому я сравню рефлекторную дугу с диодом.
            И в организме таких вот "диодов" далеко не "безграничное количество" их всего около 400 тысяч, при том, что нейронов в коре головного мозге около 12 миллиардов. Их в 25000 раз больше!
            То есть вы понимаете, что если (ТЕОРЕТИЧЕСКИ) задействовать ту часть нервной системы, которая отвечает за автоматические функции для помощи той, что отвечает за разум - большого скачка ожидать не стоит :)
            Все басни о том, что человек использует только 5% своего мозга - рассчитаны на тех, кому это выражение подходит :)
            Природа очень разумная штука, природа не терпит пустоты и отсекает атавизмы. Мозг человека имеет самое высокое энергопотребление среди прочих органов, если бы это было так, он бы давно усох на 90%.

  7. uran

    эх, когда же уже эти сети будут умещаться в спичечном коробке, а то один аккумулятор для них с легковой автомобиль (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. amd212

    Когда нибудь через миллион лет наши потомки будут ржать над этими наивными мечтами. Возможно мы даже войдём в их антропологию как "хомо наивус".

    • deaddreams

      amd212, потомки этих нейросетей будут над нами ржать, а не наши потомки.

      • amd212

        deaddreams, Сами они не репродуктивны
        Это всё наших рук дело

        • AlexGold

          amd212, Репродуктивно нет)) но ничего не мешает создать одной нейросетью другую. В текущих технологий это не фантастика, а что будет потом?) учесть что учить другие уже умеют. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.