С целью создания искусственного интеллекта следующего поколения компания Samsung работает над развитием нейроморфной инженерии, которая стремится скопировать основные связи нейронов мозга млекопитающих в систему запоминающих устройств. Samsung - не единственный крупный игрок в этой области, поскольку такие компании, как Intel и IBM, также работают над подобными проектами и даже продемонстрировали нейроморфные системы в прошлом десятилетии. Основная идея нейроморфной инженерии заключается в том, чтобы каким-то образом имитировать деятельность нейронов - нервных клеток, которые являются структурными элементами человеческого мозга - и использовать их в вычислительных чипах, поднимая их производительность и энергоэффективность на новый уровень.
Samsung делает скачок в нейроморфных вычислениях
Одна из областей, в которой нейроморфная инженерия призвана произвести революцию, - это искусственный интеллект. От смартфонов до мощных вычислительных машин, современные модели искусственного интеллекта приходится обучать на колоссальных массивах данных, чтобы они могли научиться отвечать на определенные запросы и со временем адаптироваться к предпочтениям пользователя. Но нейронные системы отличаются большей гибкостью, поскольку они могут генерировать ответы даже при наличии большого количества ограничений. Однако существует и масса сложнейших задач, таких как разработка совершенно нового типа памяти, накопителей и датчиков. Помимо этого, придется переработать традиционные концепции кодирования и обработки данных, и необходимость написания нового языка программирования, вероятно, также станет серьезной задачей.
Компания Samsung в сотрудничестве с экспертами автономии Гарвардского университета подробно описала новый подход к созданию нейроморфных чипов в научной работе под названием "Нейроморфная электроника, основанная на копировании и встраивании мозга", которая была опубликована в журнале Nature. Как следует из названия, Samsung стремится скопировать карту связей нейронов мозга млекопитающего (или его участка) и нанести ее на высокоплотную трехмерную сеть твердотельной памяти. Цель - скопировать такие свойства мозга, как низкое требование к питанию, способность к познанию и автономности, адаптивность, и использовать полученные знания для создания нейроморфного чипа для передовых вычислительных сценариев.
Путь к реверсивной инженерной разработке мозга начинается с чипа
Первый шаг к достижению вышеупомянутой цели - копирование естественной нейронной сети мозга (NNN) и имитация ее врожденных возможностей обработки информации. Samsung стремится достичь этого с помощью кремниевого нейро-электронного интерфейса под названием CMOS nanoelectrode array (CNEA). Считается, что CNEA может копировать функциональную карту синаптических связей NNN. Команда, стоящая за проектом, стремится извлечь карту связности из данных внутриклеточной записи всей сети, полученных от живых и функционирующих нейронов, выращенных в лабораторных условиях. После того, как данные будут скопированы, следующим этапом станет их перенос на сеть проводниковой памяти - систему, в которой каждая единица данных памяти соответствует уровню соответствующей биологической синаптической связи.
Что касается выбора чипов памяти, Samsung изучает все варианты, начиная с DRAM и флэш-памяти и заканчивая решениями нового поколения, такими как магнитная память со спин-трансферным моментом (STT), магнитная память с произвольным доступом (MRAM), магнитная память с фазовым изменением (PRAM) и резистивная магнитная память с произвольным доступом (RRAM). Несмотря на то, что многие из этих технологий еще далеки от промышленного производства, каждая из них имеет свой набор преимуществ и открывает двери для более совершенной их реализации. В конечном итоге, чтобы реализовать около 100 триллионов нейронных связей и решить проблему нехватки места для систем памяти, Samsung намерена использовать 3D-стекинг для уменьшения площади поверхности. Авторы исследования утверждают, что метод копирования представляет некоторые важные аспекты вычислительной системы мозга и может стать первым шагом к его реинжинирингу, несмотря на существующие проблемы.
Компания пояснила, что данное исследование значимо еще и тем, что в нем представлено видение будущего поколения полупроводников для искусственного интеллекта путем объединения нейронауки и технологии памяти при участии технологических лидеров из научных и промышленных организаций.
Донхи Хам, сотрудник Института передовых технологий Samsung Electronics, сказал: "Смелый подход, предложенный в данной работе, поможет расширить границы технологии памяти и системных полупроводников и продолжить развитие нейроморфной технологии".
Samsung Electronics планирует обеспечить технологическое лидерство в области полупроводников для искусственного интеллекта следующего поколения, постоянно фокусируясь на нейроморфных исследованиях на основе существующих возможностей полупроводниковых технологий.
Между тем, промышленность ожидает коммерческую эксплуатацию нейроморфных полупроводников через три-четыре года. Что касается нейроморфных полупроводников, то наиболее яркими представителями Truenos от IBM и Loihi от Intel. Эти чипы известны как большие, дорогие и пока не очень универсальные. В основном они используются в приложениях high-end класса .
