Не от мира сего: ученые создали искусственный мозг из серебра и заставили его учиться
http://www.nanonewsnet.ru/news/2017/ne-ot-mira-sego-uchenye-sozdali-iskusstvennyi-mozg-iz-serebra-zastavili-ego-uchitsya
24 сентября, 2017 - 22:17
Крошечная самоорганизованная сеть искусственных синапсов помнит свои переживания и может решать простые задачи.
По своей сложности эта серебряная сеть напоминает мозг. На квадратный сантиметр сетки приходится миллиард искусственных синапсов, что на несколько порядков отличается от реального мозга. Электрическая активность сети также демонстрирует свойство, уникальное для сложных систем вроде мозга: «критичность», состояние между порядком и хаосом, указывающее на максимальную эффективность.
Когда Гимжевски начал работать над своим проектом с серебряной сеткой 10 лет назад, его интересовала вовсе не энергоэффективнось. Ему было скучно. Используя сканирующий туннельный микроскоп для изучения электроники на атомных масштабах в течение 20 лет, он, наконец, сказал: «Я устал от совершенства и точного контроля и слегка подустал от редукционизма».
Редукционизм, стоит полагать, лежит в основе всех современных микропроцессоров, когда сложные явления и схемы можно объяснить при помощи простых явлений и элементов.
В 2007 году ему предложили заняться изучением отдельных атомных коммутаторов (или переключателей), разработанных группой Масакадзу Аоно из Международного центра материалов на наноархитектонике в Цукубе, Япония. Эти коммутаторы содержали тот же ингредиент, который окрашивает серебряную ложку в черный цвет, когда она касается яйца: сульфид железа, зажатый в сендвиче между твердым металлическим серебром.
Подача напряжения на устройства подталкивает положительно заряженные ионы серебра в сульфиде серебра к слою серебряного катода, где те восстанавливаются до металлического серебра. Атомные нити серебра растут, в конечном счете закрывая промежуток между металлическими серебряными сторонами. Переключатель включен, и ток может течь. Реверсирование тока имеет противоположный эффект: серебряные мосты сокращаются, а переключатель выключается.
Однако вскоре после разработки переключателя группа Аоно начала наблюдать необычное поведение. Чем чаще использовался переключатель, тем легче он включался. Если же он некоторое время не использовался, он постепенно выключался самостоятельно. По сути, переключатель помнил свою историю. Аоно и его коллеги также обнаружили, что переключатели, похоже, взаимодействовали друг с другом, так что включение одного переключателя иногда блокировало или выключало других поблизости.
Большинство в группе Аоно хотело сконструировать эти странные свойства вне переключателей. Но Гимжевски и Стиг (который только что оформил докторскую степень в группе Гимжевского) вспомнили о синапсах, переключателях между нервными клетками в человеческом мозге, которые также меняют отношения с получением опыта и взаимодействием.
И так родилась идея.
Когда Гимжевски и Стиг рассказали другим о своем проекте, никто не поверил, что это сработает. Некоторые сказали, что устройство продемонстрирует один тип статической активности и на нем осядет, вспоминает Стиг. Другие предположили противоположное:
«Они говорили, что переключение станет каскадным и вся конструкция просто сгорит», говорит Гимжевски.
Но устройство не расплавилось. Напротив, когда Гимжевски и Стиг наблюдали за ним через инфракрасную камеру, входной ток продолжал менять пути, которыми проходил через устройство — доказывая, что активность в сети была не локализована, а скорее распределена, как в мозге.
Однажды осенним днем в 2010 году, когда Авиценис и его коллега Генри Силлин повышали входное напряжение в устройстве, они внезапно заметили, что выходящее напряжение начало случайным образом колебаться, будто сетка проводов ожила.
«Мы сели и смотрели на это, мы были в шоке», говорит Силлин.
Они догадывались, что нашли кое-что интересное. Когда Авиценис проанализировал данные мониторинга за несколько дней, он обнаружил, что сеть оставалась на одном и том же уровне активности в течение коротких периодов чаще, чем в течение длительных. Позже они обнаружили, что мелкие области активности более распространены, чем крупные.
Выводы ученых также подтверждают мнение, что при правильных обстоятельствах интеллектуальные системы могут формироваться путем самоорганизации, не имея какого-либо шаблона или процесса для их разработки. Серебряная сеть «возникла спонтанно», говорит Тодд Хилтон, бывший менеджер DARPA, поддержавшего проект на ранних этапах.
http://www.nanonewsnet.ru/news/2017/ne-ot-mira-sego-uchenye-sozdali-iskusstvennyi-mozg-iz-serebra-zastavili-ego-uchitsya
24 сентября, 2017 - 22:17
Крошечная самоорганизованная сеть искусственных синапсов помнит свои переживания и может решать простые задачи.
По своей сложности эта серебряная сеть напоминает мозг. На квадратный сантиметр сетки приходится миллиард искусственных синапсов, что на несколько порядков отличается от реального мозга. Электрическая активность сети также демонстрирует свойство, уникальное для сложных систем вроде мозга: «критичность», состояние между порядком и хаосом, указывающее на максимальную эффективность.
Когда Гимжевски начал работать над своим проектом с серебряной сеткой 10 лет назад, его интересовала вовсе не энергоэффективнось. Ему было скучно. Используя сканирующий туннельный микроскоп для изучения электроники на атомных масштабах в течение 20 лет, он, наконец, сказал: «Я устал от совершенства и точного контроля и слегка подустал от редукционизма».
Редукционизм, стоит полагать, лежит в основе всех современных микропроцессоров, когда сложные явления и схемы можно объяснить при помощи простых явлений и элементов.
В 2007 году ему предложили заняться изучением отдельных атомных коммутаторов (или переключателей), разработанных группой Масакадзу Аоно из Международного центра материалов на наноархитектонике в Цукубе, Япония. Эти коммутаторы содержали тот же ингредиент, который окрашивает серебряную ложку в черный цвет, когда она касается яйца: сульфид железа, зажатый в сендвиче между твердым металлическим серебром.
Подача напряжения на устройства подталкивает положительно заряженные ионы серебра в сульфиде серебра к слою серебряного катода, где те восстанавливаются до металлического серебра. Атомные нити серебра растут, в конечном счете закрывая промежуток между металлическими серебряными сторонами. Переключатель включен, и ток может течь. Реверсирование тока имеет противоположный эффект: серебряные мосты сокращаются, а переключатель выключается.
Однако вскоре после разработки переключателя группа Аоно начала наблюдать необычное поведение. Чем чаще использовался переключатель, тем легче он включался. Если же он некоторое время не использовался, он постепенно выключался самостоятельно. По сути, переключатель помнил свою историю. Аоно и его коллеги также обнаружили, что переключатели, похоже, взаимодействовали друг с другом, так что включение одного переключателя иногда блокировало или выключало других поблизости.
Большинство в группе Аоно хотело сконструировать эти странные свойства вне переключателей. Но Гимжевски и Стиг (который только что оформил докторскую степень в группе Гимжевского) вспомнили о синапсах, переключателях между нервными клетками в человеческом мозге, которые также меняют отношения с получением опыта и взаимодействием.
И так родилась идея.
Когда Гимжевски и Стиг рассказали другим о своем проекте, никто не поверил, что это сработает. Некоторые сказали, что устройство продемонстрирует один тип статической активности и на нем осядет, вспоминает Стиг. Другие предположили противоположное:
«Они говорили, что переключение станет каскадным и вся конструкция просто сгорит», говорит Гимжевски.
Но устройство не расплавилось. Напротив, когда Гимжевски и Стиг наблюдали за ним через инфракрасную камеру, входной ток продолжал менять пути, которыми проходил через устройство — доказывая, что активность в сети была не локализована, а скорее распределена, как в мозге.
Однажды осенним днем в 2010 году, когда Авиценис и его коллега Генри Силлин повышали входное напряжение в устройстве, они внезапно заметили, что выходящее напряжение начало случайным образом колебаться, будто сетка проводов ожила.
«Мы сели и смотрели на это, мы были в шоке», говорит Силлин.
Они догадывались, что нашли кое-что интересное. Когда Авиценис проанализировал данные мониторинга за несколько дней, он обнаружил, что сеть оставалась на одном и том же уровне активности в течение коротких периодов чаще, чем в течение длительных. Позже они обнаружили, что мелкие области активности более распространены, чем крупные.
Выводы ученых также подтверждают мнение, что при правильных обстоятельствах интеллектуальные системы могут формироваться путем самоорганизации, не имея какого-либо шаблона или процесса для их разработки. Серебряная сеть «возникла спонтанно», говорит Тодд Хилтон, бывший менеджер DARPA, поддержавшего проект на ранних этапах.
-----
очень похоже на искусственный мицелий.
который не может самонаращиваться.
-----
Эксперимент заключался в следующем: ученый взял мицелий (грибницу) гриба желтой плесени. В лабиринт он поместил кусочек сахара. Дело в том, что данный вид грибов очень охоч до сладкого. Определив, что сахар находится рядом, грибница стала искать его в нужном направлении. Потребовалось всего несколько часов, чтобы мицелий нашел свою награду. Профессор нашел еще более оригинальный способ выявить потенциал грибницы: он разделил ее на две части, одну из которых положил у входа. Сахара и вторая часть находились на прежних местах. Часть, стартовавшая с прежнего места, уверенно повторила подвиг сообразительности. Но награду не получила, так как вторая половина пробралась к цели через потолок и успела съесть сахар раньше.
Удивительнее всего то, что Тосиюки сумел провести еще много экспериментов, которые имели конкретное, практическое применение. Так, грибы оказались идеальными логистами. Когда профессор разложил на карте города кусочки сахара, то грибы указали идеальную сетку маршрутов, которые на поверку оказались совершеннее существующего плана железнодорожного сообщения в Японии!
Строго говоря, грибы и грибница - разные вещи. И не только потому, что гриб располагается на грибнице, а еще и потому, что грибы являются намного большей тайной, чем грибница. То, что гриб может отравить насекомых для улучшения почвы, выбрасывать споры - уже известно. Но все функции только предстоит выяснить.
Удивительнее всего то, что Тосиюки сумел провести еще много экспериментов, которые имели конкретное, практическое применение. Так, грибы оказались идеальными логистами. Когда профессор разложил на карте города кусочки сахара, то грибы указали идеальную сетку маршрутов, которые на поверку оказались совершеннее существующего плана железнодорожного сообщения в Японии!
Строго говоря, грибы и грибница - разные вещи. И не только потому, что гриб располагается на грибнице, а еще и потому, что грибы являются намного большей тайной, чем грибница. То, что гриб может отравить насекомых для улучшения почвы, выбрасывать споры - уже известно. Но все функции только предстоит выяснить.
Комментариев нет:
Отправить комментарий