Нейросеть впервые запустили на спинтронном чипе

Нейросеть впервые запустили на спинтронном чипе

Исследователи Университета Тохоку, Япония, сообщили о первом в мире успешном эксперименте работы искусственного интеллекта на базе энергонезависимого спинтронного устройства. Описание эксперимента опубликовано в журнале Applied Physics Express.

Разработки в области искусственного интеллекта направлены на создание вычислительных систем, которые могли бы воспринимать и обрабатывать информацию так же, как это делает человек. Например, использовать ассоциации при распознавании образов. Классические полупроводниковые микросхемы, используемые для решения таких задач, оказываются достаточно громоздкими и довольно энергозатратными по сравнению с человеческим мозгом.

Решить проблему энергопотребления может спинтроника — электроника, работающая со спиновыми (спин-поляризованными) токами. Ее отличие от традиционной электроники заключается в том, что если в обычном электрическом токе перемещаются заряды, то в электронике нового поколения перемещаются спины электронов. Спин электрона может находиться в одном из двух состояний − либо направление спина совпадает с направлением намагниченности магнитного материала, либо спин и намагниченность разнонаправлены, причем переворот спина практически не требует затрат энергии, а если изменить направление спина, то кинетическая энергия электрона не изменится — то есть тепла почти не выделяется. Таким образом, спиновая электроника обеспечивает быстродействие, а также низкое энергопотребление и тепловыделение — в сочетании эти свойства идеально подходят для основы устройств с искусственным интеллектом.

Новая работа на базе твердотельного спинтронного устройства реализует один из самых распространенных вариантов нейросети — нейронную сеть Хопфилда. Одно из ее применений — автоматическая ассоциативная память. Нейронная сеть этой модели умеет запоминать эталонные образы и находить похожие на них паттерны среди зашумленных входных данных. При этом модель показывает, каким образом может быть организована память в сети из элементов, которые не являются очень надежными. Экспериментальные данные показывают, что даже при увеличении количества вышедших из строя нейронов до 50 процентов, вероятность правильного ответа остается близка к 100 процентам. Продемонстрированное устройство может «запоминать» произвольное значение между 0 и 1, обучаясь в аналоговом режиме — до некоторой степени это соответсвует принципам обучения живого мозга на основе пластичности проводимости в синапсах мозга.

В основе нового устройства лежат спинтронные «синапсы» — двухслойные датчики типа антиферромагнетик-ферромагнетик, которые имеют разное сопротивление в зависимости от силы пропускаемого тока за счет переключения спин-орбитального крутящего момента. В предыдущем исследовании группа ученых показала, что переключение момента не требует внешнего магнитного поля и определяется только структурой материала. Устройство включает в себя аналоговую схему на базе тридцати шести спинтронных синапсов, плату для генерации электрических импульсов, и программный модуль. Веса в нейросети задают величины сопротивления в синапсах. А на них, в свою очередь, влияет сила электрического импульса, которая рассчитывается в зависимости от текущего сопротивления схемы. Модель Хопфилда обновляет веса до достижения положения равновесия. Экспериментальная проверка устройства показала, что обучение модели проходит довольно эффективно и в результатет такого обучения спинтронная нейросать может корректно распознавать простые черно-белые паттерны размером 3×3 пикселя.

Ученые рассчитывают, что проведенный эксперимент откроет новые горизонты в технологиях искусственного интеллекта: компактный размер нового устройства и возможность быстрой обработки данных при сверхнизких энергозатратах сможет обеспечить его использование в для распознавания изображений, в носимых устройствах и роботах. Для этого, конечно, понадобится разработать способ масштабирования простого устройства-прототипа до сложности, соответствующей современной электронике.

N+1

Похожие новости:
Нейросеть Google улучшит качество распознавания речи
Google начнет использовать собственную нейронную сеть для улучшения качества своих коммерческих продуктов. До этого виртуальный "мозг", созданный небольшой группой инженеров из секретной лаборатории компании, работал в экспериментальном режиме. К примеру, его учили самостоятельно распознавать изображения котов ..
2012-10-5 1915 0 Интернет, IT
0
Нейросеть научили убирать шум из мультиков
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, лаборатории Disney Research и мультипликационной студии Pixar Animation Studios научили нейросеть убирать шум с рендеров кадров мультфильмов или смоделированных на компьютере объектов в фильмах. Согласно сообщению университета, подробности об этом будут представлены на конференции ..
2017-08-02 16051 0 Интернет, IT
0
Нейросеть определит состав атмосфер экзопланет
Ученый из Университетского колледжа в Лондоне создал нейросеть, которая поможет определить атмосферный состав экзопланет. Разработка будет представлена на Национальном астрономическом собрании в Ноттингеме, статья ученых ранее была опубликована The Astrophysical Journal.Задача нейросети RobERt (Robotic Exoplanet ..
2016-07-01 922 0 Интернет, IT
0
Нейросеть научилась распознавать размытые лица
Ученые из института Макса Планка создали нейросеть, которая может распознавать размытые и даже закрашенные лица. Об этом рассказывает портал The Next Web, статья ученых опубликована на сервере препринтов ArXiv.org.Для создания системы распознавания лиц Faceless Person Recognition ..
2016-08-09 1333 0 Интернет, IT
0
Анализ новостей для предсказания и изменения будущего
Специалисты из Microsoft Research и Техниона – Израильского технологического института (Хайфа) опубликовали научную работу с описанием методов дата-майнинга большого архива новостных текстов. Анализ позволяет выявить определенные шаблоны, которые указывают на увеличение вероятности конкретных событий ..
2013-12-27 900 0 Интернет, IT
0
Нейросеть приспособили для создания шрифтов
Программист Эрик Бернхардссон, работавший в Spotify над алгоритмом рекомендации музыки пользователям, приспособил нейросеть для изменения и создания шрифтов. Подробнее можно прочитать в блоге автора. Сначала программист загрузил более 56 тысяч разных шрифтов, содержащих в себе данные по 62 символам — латинским ..
2016-01-26 1195 0 Интернет, IT
0
Нейросеть Google тренируется на кошках из YouTube
Небольшая группа инженеров из секретной лаборатории Google X добилась успехов в области применения компьютеров для моделирования работы человеческого мозга. Соединив вместе 16 тысяч процессоров, исследователи создали одну из крупнейших искусственных нейронных сетей, способную к машинному обучению. Ученые Google ..
2012-06-26 1321 0 Интернет, IT
0
Искусственный интеллект Google сэкономил на счетах за электричество
Компания Google с помощью искусственного интеллекта смогла частично компенсировать расходы на приобретение лаборатории DeepMind, которая занимается исследовательской деятельностью в области глубокого машинного обучения. Специалисты компании использовав нейросеть для управления энергоэффективностью своих дата-центров, сообщает Bloomberg.Управляющая дата-центрами нейросеть ..
2016-07-20 1113 0 Интернет, IT
0
Google использовал квантовые нейросети для моделирования молекул
Британско-американская группа физиков, включающая в себя экспертов из Google и Университета Калифорнии, впервые провела эксперимент про масштабируемому квантовому моделированию молекулы водорода. В работе авторы использовали двухкубитный квантовый вычислитель и обошлись без ресурсоемкой предварительной компиляции алгоритмов. Исследование опубликовано ..
2016-07-20 979 0 Интернет, IT
0
Создатели Last.fm запустили новый рекомендательный проект
Феликс Миллер и Мартин Стиксел — сооснователи музыкальной социальной сети Last.fm, которая предлагает треки, основываясь на прослушиваемой музыке — открыли новый сайт Lumi. Он работает по той же модели, отвечая за подборку персонализированного контента. Но, в отличие от Last.fm, Lumi ..
2012-12-5 835 0 Интернет, IT
0
Технологию обмана нейросетей перенесли в офлайн
Сотрудники Google Brain и исследовательской компании OpenAI создали метод обмана распознающих изображения нейросетей, который работает даже в офлайне — получаемые им изображения обманывают компьютер не только когда их напрямую «скармливают» нейросети, но и тогда, когда их распечатывают, фотографируют и только потом пытаются распознать. Описание нового метода и исследование его ..
2016-07-25 1357 0 Интернет, IT
0
"Одноклассники" позволили закачивать видео
Пользователи социальной сети "Одноклассники" теперь могут не только смотреть, но и загружать видео. Минимальный размер ролика, который можно "залить" на сайт, составляет 20 килобайт, максимальный — 2 гигабайта. Файлы можно открыть для публичного просмотра, или наоборот, сделать их доступными ..
2012-04-5 1582 0 Интернет, IT
0
«Яндекс» научился ловить «длинный хвост» поисковых запросов
«Яндекс» запустил новый поисковый алгоритм «Палех», в основе которого лежит использование нейронных сетей. Благодаря «Палеху» поиск лучше находит страницы, которые соответствуют не только ключевым словам, но и смыслу запроса. Об этом компания сообщает в своем блоге.Обработка ..
2016-11-05 5607 0 Интернет, IT
0
Нейросеть научилась определять возраст мозга по МРТ
Британские и нидерландские ученые научились определять возраст мозга по МРТ и возможные признаки его преждевременного старения с помощью машинного обучения. Результаты работы доступны на сайте препринтов arXiv.org.   Определение кажущегося возраста мозга и сопоставление его с реальным возрастом пациента имеет большое значение для своевременной диагностики ..
2016-12-13 2455 0 Интернет, IT
0
Apple рассказала о первых успехах в создании искусственного интеллекта
Специалисты компании Apple создали алгоритм для улучшения распознавания искусственным интеллектом (ИИ) объектов на сгенерированных компьютером изображениях. Препринт исследования доступен на arXiv.org.Как отмечают авторы работы, для быстрого обучения нейросетей из-за нехватки материала зачастую используются синтетические ..
2016-12-30 3929 0 Интернет, IT
0