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:
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 1140 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 1887 0 Интернет, IT
0
В России запустили первую межбанковскую линию квантовой связи
Физики из Российского квантового центра (РКЦ) запустили первую в России линию квантовой связи в городских условиях. По оптоволоконному каналу ученые передавали квантовый ключ, предназначенный для расшифровки сообщений, которыми обмениваются отделения банка при помощи традиционных каналов связи. ..
2016-06-16 1391 0 Интернет, IT
0
Acronis и 1C запустили облачный сервис для резервирования информации
Acronis и 1C запустили сервис «1С: Облачный архив» для резервного копирования данных и настроек платформы «1С: Предприятие». Об этом компании сообщили на пресс-конференции. Облачный сервис создан на базе технологии AnyData Engine компании Acronis , позволяющей резервировать данные любых типов ..
2014-06-03 1398 0 Интернет, IT
0
Эксперты победили один из крупнейших ботнетов
Эксперты по компьютерной безопасности из американской компании FireEye в своем блоге заявили о выведении из строя ботнета Grum, третьего по величине ботнета в мире, который представляет собой скопление зараженных компьютеров, используемых злоумышленниками для рассылки спама для миллионов людей. Grum, ..
2012-07-20 1112 0 Интернет, IT
0
Жители Анголы превратили «Википедию» в хранилище пиратских файлов
Жители Анголы превратили «Википедию» в хранилище пиратских фильмов и музыки. Они встраивали нелегальные медиафайлы в интернет-энциклопедию, а затем распространяли их в Facebook. Об этом в среду, 30 марта, сообщает Apparat.Для обмена нелегальным контентом в Facebook была создана специальная закрытая группа, которая ..
2016-03-31 1384 0 Интернет, IT
0
Facebook атаковал вирус, показывающий порно
Несколько миллионов пользователей направили жалобы в генеральный совет Facebook после того, как они обнаружили изображения порнографического содержания на своих страницах. Хакеры запустили на просторы социальной сети вирус, который добавлял запрещенный контент в виде хард-порно или фото насилия непосредственно ..
2011-11-16 2045 1 Интернет, IT
0
Яндекс Диск расширяет свое пространство
Раньше сервис Яндекс.Диск работал по бесплатной модели, но теперь Яндекс  начал продавать дополнительное пространство на облачном сервисе. В бесплатном режиме максимальный объем хранилища составляет  только 20 ГБ. На данный момент доступно три тарифных плана от поисковика: «Объем флешки» ..
2013-07-31 1370 0 Интернет, IT
0
"Одноклассники" выучат узбекский
Мобильную версию российской социальной сети "Одноклассники" переведут на узбекский язык. Локализованные приложения соцсети для ОС Google Android, Apple iOS и Microsoft Windows Phone 7 выйдут в ближайшее время. Такое решение было принято в связи с тем, что более 75% узбекских пользователей ..
2012-04-24 1622 6 Интернет, IT
0
Microsoft и ФРИИ совместно профинансируют ИТ-стартапы
Фонд развития интернет-инициатив (ФРИИ) и Microsoft запустили индустриальный акселератор для поддержки ИТ-стартапов в сферах образования, здравоохранения, торговли, производства, сферы услуг, финансового сектора, а также городских служб. Об этом говорится в совместном сообщении компаний. Проект осуществляется при поддержке Microsoft ..
2014-09-18 1126 0 Интернет, IT
0
Cпециалисты ЦЕРН запустили самый защищенный почтовый сервис
Благодаря откровениям Эдварда Сноудена, многие пользователи сети во всем мире начали задумываться о своей конфиденциальности. Кроме того, на эту проблему обратили внимание сотрудники CERN (Швейцария/БАК), которые создали почтовый сервер, защищенный от взлома и просмотра личной информации. ..
2014-05-31 1495 0 Интернет, IT
0
Microsoft снова заставила пользователей обновить Windows 10
Компания Microsoft начала автоматическое обновление Windows 10 October 2018 Update для всех пользователей спустя три месяца после его выхода. Об этом пишет Ars Technica.Изначально обновление вызывало ряд проблем у пользователей, включая удаление файлов в системе. После жалоб компания прекратила ..
2019-03-25 692 0 Интернет, IT
0
Создатели uTorrent запустили безопасную альтернативу Dropbox
Компания BitTorrent, создавшая популярный торрент-клиент uTorrent, запустила новый сервис Sync, который шифрует и синхронизирует файлы между разными устройствами при помощи p2p-протокола. Услуга подойдет тем, кто хочет контролировать свои данные, не полагаясь на сторонние компании. В отличие ..
2013-04-24 1172 0 Интернет, IT
0
Легендарная игра SimCity обновится в 2013 году
Студия Maxis, разработчик симулятора строительства города SimCity, объявила о планах выпустить продолжение культовой игры. Такое заявление сделала вице-президент компании Люси Бредшоу на конференции Game Developers Conference (GDC) в Сан-Франциско, пишет ArsTechnica. Релиз первой версии ..
2012-03-8 1145 0 Интернет, IT
0
Сайт выдает местоположение абонента по номеру мобильного
В США набирает популярность навигационный сервис Life360.com, позволяющий за несколько секунд определить, где находится другой человек. Чтобы узнать местоположение абонента, достаточно ввести на сайте номер его мобильного телефона. Результат отображается на интерактивной карте, пишет Discovery News. Сайт определяется ..
2012-02-7 2616 0 Интернет, IT
0