Серебряный компьютер, имитирующий мозг, продлит действие закона Мура

В отличие от обычных компьютеров, которые основаны на кремниевых микросхемах, экспериментальная версия нового устройства представляет собой сетку из серебра размером два на два миллиметра, соединенную искусственными синапсами. По словам Адама Стига, заместителя директора института, который ведет проект с Джимом Гимжевски, профессором химии в Лос-Анджелесе, тонкая структура устройства, названного UCLA, по существу организована из случайных химических и электрических процессов и похожа на «очень запутанную пластину из лапши».

По сложности серебряная сетчатая структура UCLA напоминает мозг. Она имеет миллиард искусственных синапсов на квадратный сантиметр. Предварительные эксперименты показывают, что новое устройство обладает большим функциональным потенциалом. Уже сегодня UCLA может выполнять простые логические операции. Например, очищать входящие сигналы от посторонних шумов, что важно для систем распознавания голоса.

Ток в устройстве подталкивает положительно заряженные ионы из сульфида серебра к слою серебристого катода, где они восстанавливаются до металлического серебра. Серебряные нити толщиной в атом растут, в конечном счете закрывая промежуток между металлическими сторонами. Так цепь замыкается, пропуская ток. Реверсирование текущего потока имеет противоположный эффект: серебряные мосты сокращаются, а переключатель выключается.

«Закон Мура мертв, транзисторы уже не становятся меньше, и люди говорят „Боже мой, что нам теперь делать?“, — говорит о новом проекте Алекс Нуджент, генеральный директор компании Neuromorphic Computer. — Теперь нам нужно что-то новое и более быстрое. Традиционные вычислительные платформы в миллиард раз менее эффективны, чем UCLA, поэтому это может быть новым ответом на крах закона Мура».

Когда Гимжевски и Стиг рассказывали другим о своем проекте, почти никто не думал, что это сработает. «Они сказали, что замыкание в цепи пойдет каскадом, и все это просто сгорит», — говорит Гимжевски. Но устройство не расплавилось. Входной ток продолжал замыкать цепи, и активность в сети была не локализована, а распределена, как в мозге. В 2010 году исследователи увеличили входное напряжение на устройстве и увидели, что сила тока начинает колебаться случайным образом, как будто сетка проводов ожила. «Мы просто сидели и смотрели, очарованные», — говорит Стиг.

Гимжевски считает, что сеть серебряных проводов или подобные устройства могут быть лучше традиционных компьютеров при прогнозировании сложных процессов. Традиционные компьютеры моделируют ситуации с помощью уравнений, которые часто только приближают сложные явления. Нейроморфные сети, такие как UCLA, меняют свою собственную структуру в соответствии с тем, что они моделируют, а за счет скорости колебаний до десятков тысяч изменений в секунду решение может быть найдено очень быстро.

Исследовательская команда из Оксфордского, Мюнстерского и Эксетерского университетов совершила прорыв в создании искусственных синапсов. Ученые разработали фотонный компьютер, имитирующий работу человеческого мозга.