Protonické rezistory prinášajú revolúciu v analógových neurónových sieťach: Umožnia to, o čom by vedci ani len nerozmýšľali
Programovanie a trénovanie komplexných neurónových sietí už nemusí byť mimoriadne nákladná záležitosť.
Obor strojového učenia síce napreduje míľovými krokmi, no s každým posunutím hraníc sa zvyšuje množstvo času, finančných prostriedkov a energie, ktorú musia vedci vynaložiť na trénovanie čoraz komplexnejších neurónových sietí.
V tomto smere prinášajú vedci z technologického inštitútu MIT prelom. Novú oblasť umelej inteligencie označujú ako analógové hĺbkové učenie a sľubujú oveľa rýchlejšie výpočty za zlomok energetickej spotreby. Základom tohto nového systému sú programovateľné rezistory, rovnako ako tranzistory v prípade digitálnych procesorov.
Vedci vytvorili rad programovateľných rezistorov, ktoré uložili do komplexných vrstiev. Na základe toho dokážu vytvoriť analógové umelé neuróny a synapsie, ktoré fungujú presne ako digitálna neurónová sieť. Analógovú neurónovú sieť následne môžu vedci naučiť napríklad na rozoznávanie obrazu alebo prácu s jazykom.
Výskumníci z MIT svoj výskum stavajú na predchádzajúcej práci. V novej štúdii dokázali vytvoriť analógovú neurónovú sieť, ktorá funguje miliónkrát rýchlejšie ako predchádzajúce verzie a miliónkrát rýchlejšie ako ľudský mozog. Nový model sa skladá z materiálu, ktorý je kompatibilný s procesom, na základe ktorého môžu vyrábať zariadenia na nanometrovej škále. To umožní previazanie s komerčným počítačovým hardvérom.
„Podarilo sa nám dať dokopy všetky časti skladačky a demonštrovať to, že tieto zariadenia sú mimoriadne rýchle a spotrebujú rozumné množstvo energie. Naša štúdia sa dostala do bodu, kedy je naše zariadenie vhodné na ďalšie uplatnenie,“ vysvetľuje jeden z autorov štúdie, Jesús A. del Alamo.
Oveľa rýchlejšie výpočty
Programovateľné rezistory drasticky zvyšujú rýchlosť neurónovej siete, zatiaľ čo výrazne znižujú energetické náklady. Vďaka tomu by vedci mohli vytvoriť učenlivé modely oveľa rýchlejšie a tie by mohli byť použité napríklad v automobiloch, medicíne alebo pri odhaľovaní zločinu.
Neprehliadnite
„Keď sa vám dostane do rúk analógový procesor, už nebudete trénovať neurónové siete, na ktorých pracuje každý. Trénovať budete mimoriadne komplexné siete, ktoré si nikto nemôže dovoliť. Ak by som to mal povedať inak, naše zariadenie nie je rýchlejším autom, ale rovno raketou,“ tvrdí vedúci štúdie, Murat Onen.
Neurónové siete fungujú podobne ako ľudský mozog. V ňom dochádza k učeniu sa posilňovaním alebo oslabovaním spojení medzi neurónmi. V prípade neurónovej siete sa počíta hmotnosť jednotlivých „neurónov“ pomocou algoritmov, ktoré sa trénujú. Pri analógovej neurónovej sieti ide o zvyšovanie a znižovanie vodivosti takzvaných protonických rezistorov.
Ich vodivosť sa kontroluje pohybom protónov. Na zvýšenie vodivosti vedci pustia viac protónov cez kanál v rezistore a znižovanie vodivosti prebieha opačne. Protóny nepoškodzujú materiál, teda rezistor môže fungovať aj milión cyklov bez toho, aby sa zničil. Zariadenie je miliónkrát rýchlejšie ako predchádzajúca verzia a dokáže fungovať aj pri izbovej teplote, čo je mimoriadne dôležité, ak ho chcú vedci prepojiť s počítačovým hardvérom.
Komentáre