Oamenii de știință au dezvoltat un nou tip de neuron artificial bazat pe laser care imită o celulă nervoasă biologică. Acest neuron artificial ar putea stimula calculul de mare viteză și inteligenţă artificială (AI), spun cercetătorii.
Neuronii artificiali imită celulele nervoase prin activarea odată ce au atins un anumit prag informațional. Când un neuron biologic ia suficient tipul de informații potrivit, acesta generează un impuls electric pentru a comunica cu neuronii din apropiere. În mod similar, neuronii artificiali procesează și transmit informații de calcul doar odată ce preiau o anumită cantitate de date electronice relevante.
Neuronii artificiali existenți, care sunt cunoscuți sub numele de neuroni de vârf fotonică, imită neuronii biologici de vârf biologic, răspunzând la aceste semnale de intrare cu vârfuri complete sau de nimic, on-and-off. Dar modul în care neuronii primesc acele semnale de intrare înseamnă că, pentru o perioadă scurtă de timp după fiecare vârf, nu pot răspunde la noi intrări. Această scurtă perioadă de resetare pune o limită de viteză a calculelor efectuate cu neuroni de vârf artificial.
Dar noii neuroni artificiali transmit informații prin semnale „gradate” cu intensitate variabilă. În noul studiu, publicat la 19 decembrie 2024 în Jurnal OpticaCercetătorii au folosit un sistem de neuroni gradat pentru a depăși limita de viteză a neuronilor. La fel ca un neuron biologic gradat sau „care nu se ridică”, sistemul bazat pe laser a generat semnale de ieșire din ce în ce mai puternice ca răspuns la stimuli consecutivi, astfel încât nu a avut nevoie de aceeași perioadă de resetare ca și neuronii care se ridică. Drept urmare, noul neuron artificial a transmis date de până la 100.000 de ori mai rapide decât neuronii de vârf artificial.
Cercetătorii au încorporat neuronul gradat într -un sistem de calcul al rezervorului – un tip de artificial rețea neuronală care procesează datele dependente de timp. Au folosit acest sistem pentru a scana 700 de probe de bătăi de inimă pentru aritmie. Rezervorul a prelucrat aceste bătăi de inimă cu o viteză de 100 de milioane de bătăi de inimă pe secundă – mult mai rapid pe care o pot face rețelele neuronale. Noul sistem a detectat tipare aritmice cu o precizie de peste 98%. Într -un experiment separat, sistemul a analizat și clasificat numere scrise de mână, cu o rată de aproape 35 de milioane de cifre pe secundă, cu o precizie de 92%.
„Cu efecte puternice de memorie și capacități excelente de procesare a informațiilor, un singur neuron gradat cu laser se poate comporta ca o rețea neuronală mică”, coautor al studiului Chaoran Huangun inginer la Universitatea Chineză din Hong Kong, a spus într -un declaraţie. „Prin urmare, chiar și un singur neuron gradat cu laser fără conexiuni complexe suplimentare poate efectua sarcini de învățare automată cu performanțe ridicate.”
Conectarea mai multor neuroni gradați ar putea oferi o putere de calcul și mai mare. „În această lucrare, am folosit un singur neuron gradat cu laser, dar credem că în cascadă mai mulți neuroni gradați cu laser va debloca în continuare potențialul lor, la fel cum creierul are miliarde de neuroni care lucrează împreună în rețele”, a spus Huang.
„Tehnologia noastră ar putea accelera luarea deciziilor AI în aplicații critice în timp, menținând în același timp o precizie ridicată”, a adăugat Huang. „Sperăm că integrarea tehnologiei noastre în dispozitive de calcul Edge-care procesează datele în apropierea sursei sale-va facilita sisteme AI mai rapide și mai inteligente, care servesc mai bine aplicațiilor din lumea reală cu un consum redus de energie în viitor.”
Comentarii recente