Zespół naukowców z Chin opracował działający podobnie do neuronów laserowy chip, który ma być aż miliard razy szybszy od żywej komórki nerwowej. Układ ma przyspieszyć działanie sztucznej inteligencji.
Naukowcy z Uniwersytetu w Hong Kongu informują o stworzeniu sztucznego neuronu, opartego na technologii laserowej, który emuluje funkcje, dynamikę i sposób przetwarzania informacji biologicznego neuronu. Jednak – uwaga – ma on działać miliard razy szybszej, niż biologiczne komórki.
Jak wyjaśniają badacze, w żywym organizmie znajdują się różne rodzaje komórek nerwowych. Jedne z nich to neurony reagujące stopniowo: kodujące informacje poprzez ciągłe zmiany potencjału błonowego, zdolne do subtelnego i precyzyjnego przetwarzania sygnałów.
Z kolei biologiczne neurony działające impulsowo przesyłają informacje za pomocą potencjałów czynnościowych typu "wszystko albo nic", odpowiadając za bardziej binarną formę komunikacji.
Badacze postawili na pierwsze rozwiązanie natury.
"Nasz laserowy neuron o stopniowej odpowiedzi pokonuje ograniczenia prędkości obecnych fotonowych wersji neuronów impulsowych i ma potencjał do jeszcze szybszej pracy" – mówi liderka zespołu Chaoran Huang. – "Wykorzystując jego neuronową, nieliniową dynamikę i szybkie przetwarzanie danych, zbudowaliśmy system do obliczeń rezerwuarowych, który wykazuje wyjątkową wydajność w zadaniach sztucznej inteligencji, takich jak rozpoznawanie wzorców i przewidywanie sekwencji".
Sztuczne neurony oparte na technologii laserowej były już wcześniej badane jako sposób na znaczące poprawienie obliczeń. Jednak większość z tych, które zostały opracowane do tej pory, to fotonowe neurony impulsowe, które mają ograniczoną prędkość odpowiedzi, mogą powodować utratę informacji i wymagają dodatkowych elementów, np. źródeł laserowych oraz specjalnych modulatorów.
Nowy neuron ma też inną zaletę. Jak wyjaśniają badacze, może się on zachowywać jak mała sieć neuronowa, dzięki czemu nawet pojedynczy układ, bez dodatkowych złożonych połączeń, może z wysoką wydajnością realizować zadania uczenia maszynowego.
Jak dotąd niezwykłą prędkość neuronu badacze wykorzystali do przetworzenia danych ze 100 milionów uderzeń serca oraz, w drugim teście – 34,7 miliona ręcznie stworzonych obrazów cyfrowych, w zaledwie jedną sekundę.
"W tej pracy użyliśmy pojedynczego, opartego na laserze neuronu o stopniowanej odpowiedzi, ale wierzymy, że wykorzystanie kaskady wielu takich neuronów jeszcze bardziej uwolni ich potencjał, podobnie jak ma to miejsce w mózgu, gdzie miliardy neuronów współpracują w dużych sieciach" – wyjaśnia prof. Huang, współautor publikacji.
Marek Matacz
