211service.com
Korteksa veidošana silīcijā
Stenfordā tiek īstenots vērienīgs projekts smadzeņu garozas modelēšanai silīcijā. Cilvēka radītās smadzenes varētu palīdzēt zinātniekiem saprast, kā mūsu smadzeņu jaunākā daļa veic savus sarežģītos skaitļošanas varoņdarbus, ļaujot mums saprast valodu, atpazīt sejas un plānot dienu. Tas varētu arī novest pie jaunas nervu protezēšanas.
Silīcija mikroshēmas, kas izgatavotas, lai atgādinātu smadzenes, varētu izgaismot to skaitļošanas jaudu.
Smadzenes dara lietas tehniski un konceptuāli jaunos veidos — tās var diezgan bez piepūles atrisināt problēmas, kuras mēs vēl nevaram atrisināt ar lielākajām un modernākajām digitālajām mašīnām, saka Rodnijs Duglass , profesors Neiroinformātikas institūtā Cīrihē. Viens no veidiem, kā to izpētīt, ir izstrādāt aparatūru, kas darbojas tajā pašā virzienā.
Neironi sazinās ar virkni elektrisku impulsu; ķīmiskie signāli īslaicīgi maina atsevišķu šūnu elektriskās īpašības, kas savukārt izraisa elektriskās izmaiņas ķēdes nākamajā neironā. 80. gados Kārvers Mīds , mikroelektronikas pionieris Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā, saprata, ka tos pašus tranzistorus, ko izmanto datoru mikroshēmu izgatavošanai, var izmantot, lai izveidotu shēmas, kas atdarina neironu elektriskās īpašības. Kopš tā laika zinātnieki un inženieri ir izmantojuši šos uz tranzistoriem balstītos neironus, lai izveidotu sarežģītākas neironu ķēdes, modelējot tīkleni, gliemežnīcu (iekšējās auss daļu, kas pārvērš skaņas viļņus neironu signālos) un hipokampu (daļa smadzenēs, kas ir ļoti svarīgas atmiņai). Viņi šo procesu sauc par neiromorfizāciju.
Tagad Kvabena Boahena , Stenfordas universitātes neiroinženieris, plāno līdz šim vērienīgāko neiromorfo projektu: garozas silīcija modeļa izveidi. Pirmās paaudzes dizains sastāvēs no shēmas plates ar 16 mikroshēmām, no kurām katra satur 256x256 silīcija neironu masīvu. Neironu grupām var iestatīt dažādas elektriskās īpašības, atdarinot dažāda veida šūnas garozā. Inženieri var arī ieprogrammēt īpašus savienojumus starp šūnām, lai modelētu arhitektūru dažādās garozas daļās.
Mēs vēlamies, lai varētu izpētīt dažādas idejas, dažādus savienojamības modeļus, dažādas darbības šajās jomās, saka Boahens. Šobrīd to īsti nav iespējams izpētīt. Boahens galu galā plāno izveidot mikroshēmas, kuras citi zinātnieki var iegādāties un izmantot, lai pārbaudītu savas teorijas par garozas darbību. Šīs jaunās zināšanas pēc tam var tikt iekļautas nākamās paaudzes mikroshēmās.
Tas ir ļoti aizraujoši, saka Terenss Sejnovskis , Salk institūta skaitļošanas neirobioloģijas laboratorijas vadītājs Lajolla, Kalifornijā. Tehnoloģija ir nobriedusi tiktāl, ka ir iespējams domāt par liela mēroga simulācijām. Piemēram, Sejnovskis pēta, kā talāms, smadzeņu apgabals, kas, domājams, pārraida un integrē informāciju no dažādām smadzeņu daļām, mijiedarbojas ar garozu. Viņš saka, ka pašlaik mēs varam veikt nelielas simtiem līdz tūkstošiem neironu simulācijas, taču būtu lieliski, ja varētu to palielināt.
Miljonu neironu režģa apstrādes ātrums būs līdzvērtīgs 300 teraflopiem, kas nozīmē, ka atšķirībā no garozas datorprogrammatūras simulācijām vadu silīcija modelis varēs darboties reāllaikā. Tā vietā, lai palaistu tūkstoš programmatūras instrukcijas, tā ir tikai strāva, kas darbojas caur tranzistoriem, tāpat kā īstiem neironiem, saka Boahens.
Protams, projekts būs izaicinājumu pilns. Viņiem būs jāiegūst liels skaits mikroshēmu, lai strādātu kopā, saka Duglass. Salikt tādu struktūru, kādu Kwabena ir domājis, neviens to vēl nav izdarījis. Bet tas varētu kļūt par pagrieziena punktu šajā jomā. Duglass salīdzina pašreizējo neiromorfās inženierijas stāvokli ar datoru mikroshēmu projektēšanas sākuma stadijām. Viņš saka, ka cilvēki strādāja pie dažāda veida loģikas vārtiem, taču, lai izveidotu datoru mikroshēmas, bija vajadzīgs pavisam cits pasaules skatījums.
Inženieri galu galā cer izmantot silīcija garozas radīto informāciju dažādos veidos, piemēram, lai izveidotu labākas nervu protēzes. Šīs tehnoloģijas reāllaika aspekts ļauj mums principā savienot silīcija garozu ar reālo garozu vai smadzenēm, saka Gert Cauwenberghs, Kalifornijas Universitātes Sandjego neiroinženieris. Vismaz nākotnē tiek solīts uzbūvēt protēzi, lai aizstātu kādu zaudētu motorisko vai sensoro funkciju.