Первый в мире «микроволновой мозг» буквально думает иначе

Исследователи из Корнеллского университета разработали процессор, который уже окрестили «микроволновым мозгом». Упрощённый чип работает по аналоговым принципам, а не цифровым. И может одновременно и сверхбыстро обрабатывать данные, используя принципы микроволновой связи.

Очень часто работу мозга ^[1] сравнивают с работой компьютера, но упускают важный момент. Наши нейроны ^[2] работают на аналоговом коктейле нейрогормонов, нейромедиаторов и нейронны связей, рождающих феномен сознания ^[3], причем вполне вероятно как побочный продукт. А вот компьютеры используют цифровые алгоритмы. В этом их преимущество и недостаток. Их можно перепрограммировать, что намного сложнее сделать с нашим мозгом. Но для имитации аналоговых принципов, цифровым системам нужны дополнительные, промежуточные шаги. Возможно, этот период отходит в прошлое уже сейчас.

Сознание на аналоговых процессорах?

Мы привычно воспринимаем ноуты, смартфоны, умные часы и двоичный код как данность. Вот только это всего лишь один из типов компьютеров. На самом деле, как в разрезе истории, так и в рамках современного мира, многие компьютеры работают на аналоговых принципах.

Да, большая часть современных вычислительных систем – цифровые. В их основе лежат миллионы крошечных переключателей, соединённых в логические схемы. Они же обрабатывают данные как последовательность единиц и нулей. Аналоговые же компьютеры представляют собой модели логических систем, как материальные, так и абстрактные. Главное, что их можно было использовать для вычислений.

Наглядный пример аналогового компьютера – механические часы. Они отсчитывают ход времени с помощью пружин, шестерёнок и спускового механизма, моделирующего реальный мир. Среди других примеров: логарифмические линейки, спидометры, ртутные термометры и многое другое.

Цифровые и аналоговые системы. От противостояния к симбиозу?

В истории существовали также продвинутые аналоговые компьютеры, решавшие сложные уравнения с помощью стержней и поршней, а также системы, моделировавшие национальную экономику, используя в своей основе гидравлическую систему из труб и резервуаров. Один из таких компьютеров, выпущенный в 1947 году, был разработан так, чтобы его можно было собрать, используя конструктор «Мекано», доступный начинающим компьютерным инженерам. И ещё совсем недавно многие электронные компьютеры использовали аналоговые схемы для обработки данных.

Но теперь, когда цифровые компьютеры правят балом, почему же возникает интерес ^[4] к аналоговым системам? Причина в преимуществах аналоговых схем. Они проще цифровых и позволяют избежать множества этапов, которые цифровые компьютеры используют для решения задач. Хотя на горизонте уже маячат сервера ^[5], использующие для работы человеческий мозг ^[6].

Аналоговые системы выдают решение по узкоспециальной задачи быстрее, потребляют меньше энергии, лучше справляются с задачами, связанными с непрерывными изменениями, и сложными системами. Их преимущество в том, что они опираются на физическое поведение ^[7], и, поскольку они не оперируют дискретными числами, то могут обрабатывать данные в практически бесконечном диапазоне значений. Здесь вспоминается старый тест для гаджетов и ПК: сколько пройдет времени между нажатием кнопки «включить» и возможностью просто печатать текст?

Аналоговый нейрочип как основа искусственного сознания?

Сейчас в Корнельском Университете кипит работа над микроволновым мозгом ^[8], который позиционируется как первый полностью интегрированный кремниевый микрочип, но функционирующий как настоящая микроволновая нейронная сеть. Отказавшись от цифровых технологий в пользу аналоговой физики микроволн, ученые могут имитировать то, как человеческий мозг использует нейроны ^[9] для распознавания образов и обучения ^[10], упрощённым способом, исключая многие этапы обработки сигналов, необходимые цифровым компьютерам.

При этом такой чип потребляет гораздо меньше энергии: для работы на частоте в десятки гигагерц требуется около 200 милливатт. Кроме того, его точность классификации типов беспроводных сигналов достигает 88%.

Новый чип также отличается поразительно малыми размерами, что позволяет использовать его в умных часах и смартфонах, наделяя гаджеты возможностями искусственного интеллекта ^[11] без необходимости подключения к облачным серверам. Кроме того, эта технология может быть использована для повышения безопасности оборудования, обнаружения аномалий в беспроводной связи, а также для улучшения работы радиолокационных станций и декодирования радиосигналов.

В традиционных цифровых системах по мере усложнения задач требуется больше схем, больше мощности и больше возможностей коррекции ошибок для поддержания точности. Но благодаря нашему вероятностному подходу мы можем поддерживать высокую точность как простых, так и сложных вычислений без дополнительных накладных расходов.
Руководитель исследования Бал Говинд.

Что ж, шутки про «офигеть, он ламповый» пока отложим в сторону. Впервые в истории человечества зажглась идея об использовании аналоговых систем в рамках тренда на нейросети. И у этой идеи есть здоровый потенциал.

Больше материалов на стыке науки, природы сознания и технологий будущего читайте в сообществе Neural Hack ^[12]. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи.