Команде исследователей из МФТИ, ИТМО и Сколтеха удалось создать искусственный гибкий синапс — часть нейрона, которая служит для передачи нервного импульса. Гибкий синапс станет основой для создания искусственного глаза, а также может лечь в основу нейропроцессоров для особых нейроморфных компьютеров. Об этом «Газете.Ru» рассказали в МФТИ.
Большинство нейросетевых задач исполняется на удаленных серверах, запросы к которым поступают через интернет. Это требует огромных затрат энергии, а количество запросов со временем лишь растет. Решить проблему призвано нейроморфное («похожее на мозг») аппаратное обеспечение, архитектура которого будет намного лучше «заточена» для работы с нейросетями, чем традиционные процессоры.
Основные функциональные единицы мозга — это нейроны и синапсы, которые соединяют нейроны друг с другом. Параметры синапсов определяют, как сигналы передаются от одного нейрона к другому, насколько они усиливаются или ослабляются. По сути, именно эти межнейронные «мостики» или «шлюзы» отвечают за память, а процессы обучения являются не чем иным, как настройкой их проницаемости для электрических импульсов.
Ученые МФТИ вместе с коллегами смогли создать искусственный синапс — гибкий мемристор с краткосрочной памятью, управляемый гибридными сигналами — электрическими и световыми.
Мемристор — это резистор, сопротивление которого изменяется при прохождении электрических сигналов и сохраняется в течение некоторого времени. За счет своих свойств они могут быть элементами нейропроцессоров или нейроконтроллеров для использования в качестве «умных камер», или элементной базой «электронных нервных систем» роботов, а также применяться для энергоэффективного решения многих нелинейных задач, с которыми классические компьютеры не справляются.
В частности, разработку ученые планируют использовать для создания искусственных глаз.
«Зрительная информация обрабатывается живыми организмами в несколько этапов. Сначала происходит детектирование на сенсорах в сетчатке: палочками и колбочками. Затем фотосигнал передается в нейроны зрительного нерва, которые генерируют импульсы для обработки в зрительной коре мозга. Нам удалось создать оптоэлектронный искусственный синапс из микрокристалла галогенидного перовскита и электродов из углеродных нанотрубок, который реализует все эти функции в одном устройстве. При этом размеры использованных микрокристаллов совпадают с размерами палочек и колбочек, а обеспечение работы устройства на гибкой подложке позволяет рассчитывать на интеграцию наших мемристоров в массивы, расположенные на изогнутой поверхности — прямо как в биологическом глазе», — рассказал «Газете.Ru» один из ведущих разработчиков проекта, старший научный сотрудник лаборатории функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ Антон Ханас.
Ранее способности глаз кошек легли в основу системы компьютерного зрения.