Нейроморфные компьютеры думают со скоростью света

Скорее всего искусственный интеллект не будет похож на антропоморфных роботов. Кадр из фильма «Искусственный разум». 2001

В австрийском Линце прошел фестиваль цифрового искусства «Арс Электроника» (Ars Electronica Festival), посвященный поискам гуманности в мире, охваченном страстью. И страсть эта – или, как сегодня говорят, хайп, – связана с искусственным интеллектом (ИИ). На мероприятии были представлены разнообразные роботы, в том числе и используемые в интимной сфере. Не обошлось и без ДНК как долговременного и надежного хранителя информации в сверхкомпактном виде.

Главный приз в виде золоченой статуэтки богини победы Ники присудили за мультисенсорное устройство, сочетающее в себе биотехнологию и эмоциональные связи, «подстегиваемые» испарениями раствора серотонина. Напомним, воздействие серотонина на мозг вызывает хорошее настроение. Все это называется «гибридное искусство».

На фестивале была показана графеновая пирамида, то есть 3D-структура, впервые построенная из одноатомного слоя углеродной структуры. Считается, что графен таким образом сможет заменить кремний. Графен превосходит привычный уже нам кремний по многим параметрам, именно поэтому сейчас ученые ищут модификации кремния, которые позволят им расширить границы его применения.

Сотрудники университетов Оксфорда и Мюнстера сумели благодаря нитриду кремния создать фотонный чип со свойствами реального синапса – точки межнейронных связей в мозге. Тем самым сделан шаг к «нейроморфическим компьютерам», имитирующим способность мозга к одновременной обработке и хранению информации.

Число синапсов в мозге на порядки превышает количество нервных клеток. К тому же синапсы пластичны, то есть образуются и перестраиваются в течение 20–30 секунд! Ученые из Оксфорда и Мюнстера построили оптическую фотонно-интегрированную сеть со сверхбыстрой операционной скоростью, практически неограниченной полосой пропускания и отсутствием электрических потерь в местах контактов. Ученые считают, что фотонный синапс способен, как и нервный, «взвешивать» приходящую информацию и менять вес-нагрузку путем варьирования оптических импульсов, посылаемых по волноводу. Это свойство весьма сходно с указанной пластичностью естественного синапса, проявляющего постоянную вариабельность.

В цюрихском политехе на основе так называемых коллоидных квантовых точек (quantum dots) создали регулируемые спазеры, или лазероподобные источники высокой интенсивности. Сейчас такие настраиваемые источники света более сложной структуры активно используются в освещении, подсветке дисплеев и лазерах, но их трудно использовать в чипах. Ученые подчеркивают, что их спазер имеет открытую архитектуру с плазмонными полостями, в которых фотовозбуждение генерирует одноцветные (монохроматические) плазмоны с длиной волны 630 нанометров. (Плазмон – это совокупная электронная волна на поверхности золота или полупроводниковой квантовой точки.)

Плазмон посредством усилителя фокусируется на нанометровом кончике, приводя к возникновению сильного электромагнитного поля. Новая платформа может использоваться с различными длинами волн и разной геометрией, что открывает перспективы применения плазмонных чипов в фундаментальных исследованиях и различных технических приложениях.

Один из популярных поисковиков совсем недавно объявил о тестировании рабочей структуры с использованием девяти кубитов (qubit), или квантовых битов, с помощью которых был осуществлен квантовый сэмплинг (sampling). Последний подразумевает создание модели подбрасывания монеты. Дело в том, что классические компьютеры работают на основе последовательного выполнения операций, а квантовый компьютер рассматривает монетки как частицы, подчиняющиеся квантовым законам. Решение задачи с монетками-частицами носит название квантового сэмплинга (sample – образец).

Создатели архитектуры с девятью кубитами, гордые своим достижением, полагают, что им удалось решить задачу с высокой степенью точности. Однако реально квантовый компьютер заработает только с 50 кубитами, что чрезвычайно усложняет создание для него соответствующего софта.

Сторонники подхода, разработанного специалистами поисковика, уверены, что авторам удалось оправдать многие ожидания. Именно это и привлекло внимание многих к новой архитектуре. Критики, однако, не убеждены в верности подхода, уверяя, что громкие заявления о квантовом превосходстве не отражают реальную картину. Они говорят также, что подобного рода квантовые расчеты с монетками могут быть выполнены и на классических компьютерах, хотя они и решат задачу квантового сэмплинга не слишком быстро. Поэтому пока достижение поисковика лишь намек на то, что со временем квантовые компьютеры станут лучше «регулярных» и всем привычных.