Новый искусственный нейрон функционирует в миллиард раз быстрее живого
Китайские исследователи разработали искусственный нейрон, который полностью имитирует функции, динамику и обработку информации биологического нейрона. А по скорости обработки сигнала он в миллиард раз быстрее него. Эта технология может привести к прорыву в развитии искусственного интеллекта и других передовых вычислительных методов.
В биологическом организме существуют разные типы нервных клеток, в том числе градуированные нейроны, которые кодируют информацию посредством постепенного изменения мембранного потенциала. Таким образом достигается тонкая и точная обработка сигнала. Другие типы, например спайковые нейроны, передают информацию только целиком, как двоичный код.
Нейроны с лазерной градуировкой, созданные учеными из Гонконга, преодолели ограничение скорости современных фотонных версий искусственных нейронов.
«Используя нелинейную нейронную динамику и быстрые вычисления, мы создали систему резервуарных вычислений, которая продемонстрировала выдающуюся производительность в задачах искусственного интеллекта, таких как распознавание образов и прогнозирование последовательностей», — сказал Хуан Чаочжань, руководитель исследовательской группы.
Встроенный в кристалл искусственный градиентный нейрон с лазером на квантовых точках смог достичь скорости обработки сигнала 10 Гбод.
Чтобы продемонстрировать возможности своего градуированного нейрона, исследователи построили на его основе резервуарную вычислительную систему. Этот метод вычислений использует особый тип сети — резервуар — для обработки временных данных, таких как те, которые используются в распознавании речи и прогнозировании погоды. Нелинейная динамика искусственных нейронов и высокая скорость обработки нейрона с лазерной градуировкой делают его идеальным для высокоскоростных вычислений, пишет EurekAlert.
Экспериментальная система пласта продемонстрировала отличное распознавание закономерностей и прогнозирование последовательностей, особенно длинных последовательностей. Например, он обрабатывает 100 миллионов ударов сердца в секунду и распознает закономерности аритмии со средней точностью 98,4%.
«Наша технология может ускорить принятие решений ИИ в ситуациях с ограниченным временем, не жертвуя при этом точностью», — сказал Хуанг. – «Мы надеемся, что интеграция нашей технологии в периферийные вычислительные устройства, которые обрабатывают данные рядом с периферийными устройствами, будет способствовать созданию более быстрых и умных систем искусственного интеллекта, которые смогут лучше выполнять практические задачи с меньшим потреблением энергии.
