«Естественный» искусственный интеллект: ученые создали синапс, почти «идентичный натуральному»
Группа физиков из Нидерландов и Южной Кореи создала искусственный синапс, работающий по тому же принципу, что и «естественные». Последние, напомним, успешно используют для «вычислений» то, что в первом приближении является банальной соленой водой.
«Естественный» синапс — это место контакта нейрона (или нейронов) и принимающей сигнал «рабочей» — эффекторной — клеткой (например, мышечной). Искусственный пока имитирует лишь саму «механику» его работы.
Технически устройство, описанное в новой статье в PNAS, представляет собой микроканал конической формы. Через который при получении электрического импульса мигрируют ионы, содержащиеся в растворе. Меняя, таким образом, заряд по разные стороны канала. При этом параметры импульса, естественно, прямо влияют на разницу потенциалов. Иными словами, это достаточно достоверная имитация базового механизма передачи нервных сигналов.
Однако достаточно достоверная не значит идеальная. Во-первых, пока это очень медленный «синапс»: частота передачи сигналов в эксперименте составила 1,7 в минуту. Во-вторых, по биологическим стандартам, устройство получилось чрезвычайно грубым: размеры конуса — 150 на 200 микрометров. Для сравнения: диаметр «биологического» синапса — 1-2 микрометра и меньше. Иными словами, разница примерно в сотню раз. Впрочем, первый транзистор отличался от современных не в 100 раз, а в 200 миллионов раз.
При этом размеры современных транзисторов уступают корейско-голландскому устройству уже в десятки тысяч раз, что автоматически вызывает вопрос о смысле исследования. Первое и простейшее «оправдание» — перспективы создания биологически совместимой вычислительной техники, причем совместимой практически идеально. Очевидно, устройство потенциально способно не только обмениваться с нейронами «естественными» сигналами, но и работать в естественной среде.
Однако в действительности применимость «биоморфных» технологий много шире. Посмотрим на классический компьютер — построенный из кремниевых транзисторов по архитектуре фон Неймана.
Транзистор имеет всего три контакта. По одному из которых поступает управляющий сигнал, а два других посылают соседям один из возможных «ответов» (ток либо проходит через транзистор дальше, либо нет). Как нетрудно догадаться, это автоматически порождает проблемы. Во-первых, для выполнения сколько-нибудь осмысленной деятельности нужно очень много транзисторов. При этом энергопотребление и нагрев растут прямо пропорционально их числу.
Естественным путем решения этой проблемы стала миниатюризация. Однако сегодняшние кремниевые транзисторы почти достигли физического предела уменьшения. При этом даже смена материала не сможет отодвинуть этот предел действительно радикально.
Во-вторых, задачи в транзисторных «цепях» могут выполняться только «линейно», что резко замедляет вычисления. Иными словами, мейнстримовая миниатюризация в итоге работает с минимальной эффективностью.
Другая особенность классического транзистора — принципиальная неспособность запоминать информацию. Отсюда необходимость во внешней памяти, загружаемой заново каждый раз, что также энергоемкий и затратный с точки зрения вычислительных мощностей процесс. При этом доступ к памяти в каждый конкретный момент ограничен пропускной способностью канала.
Иными словами, ортодоксальный вариант компьютера словно специально создан для того, чтобы потреблять энергию и выделять тепло при очень ограниченной отдаче.
Как прямое следствие, за каждым обработанным запросом в ChatGPT стоит расход порядка 2,5 киловатт-часа, а суммарное энергопотребление эквивалентно 17-тысячному городу. При этом на охлаждение тратится две тысячи тонн воды в год.
Между тем пока мы видим лишь прелюдию к экспансии нейросетей, аппетиты которых будут расти. В итоге средний сценарий их развития говорит о триллионах запросов и энергопотреблении на уровне Нидерландов или Аргентины уже к 2027 году.
Иными словами, при использовании традиционной технологии об автономных роботах с интеллектом «чата» можно забыть. И не только из-за габаритов — нетрудно представить себе объем «запросов» при полноценной обработке визуальной информации.
Между тем число нейронов у взрослого мужчины лишь примерно вдвое меньше, чем искусственных нейронов у ChatGPT. При этом в стандартном режиме он обходится примерно 0,03 киловатт-час в сутки и еще примерно 0,07 киловатт-час расходуется на все остальное. Иными словами, суточный расход энергии мозгом — примерно в 83 раза меньше, чем при обработке одного запроса нейросетью.
Безусловно, важнейшую роль здесь играет принципиально другая конструкция человеческих нейронов. Которые, например, имеют в среднем пять тысяч контактов и являются очень условным аналогом не транзисторов, а мемристоров, то есть способны не только обрабатывать, но и хранить информацию. Это очевидным образом снижает число рабочих «элементов», необходимых для решения конкретной задачи. Однако и потребление энергии в расчете на один биологический «псевдотранзистор», включая передачу сигнала, — в тысячи раз меньше.
Иными словами, если мы хотим построить «процессор» с минимальным энергопотреблением, потребуется так или иначе воспроизвести весь спектр биологических лайфхаков. При этом использование медленной, но экономной передачи сигнала для поддержания работы процессора при ультранизком расходе энергии может быть во многих случаях разумной ценой.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии