Na světě je v současně době už poměrně hodně týmů, které pracují na vývoji různých neuročipů napodobující fungování našeho mozku. Jedná se ale většinou o různé softwarové simulace nebo digitální akcelerátory simulující funkčnost synapsí a neuronů.
V základu jde totiž právě o tyto části (synapse a neuron), kterých je obrovské množství a jsou mezi sebou propojené do obří upravující se sítě. Lidský mozek má přibližně 100 miliard neuronů a triliony synapsí. Celková spotřeba je přitom velmi nízká – přibližně 10 až 20 W. Vědcům z IBM se ale podařilo dosáhnout nového milníku při vývoji umělých neuronů s použití phase-change materiálů.
Jako memristor a náš mozek
Phase-change materiály nejsou v oblasti paměťových technologií žádnou novinkou. Paměti PCM (Phase-change Memory) jsou vyvíjené už od 60. let a s postupným zlepšováním hustoty je vyrábí řada společností. Dokonce i nově uvedené paměti 3D Xpoint od Intelu a Micronu jsou vlastně druhem PCM paměti.
IBM se podařilo v posledních dvou letech s technologií phase-change pro použití v pamětech značně pokročit a dostat hustotu až na tři bity na buňku. Nově vytvořená forma umělých neuronů ale funguje nejen jako paměť, ale také jako procesor, respektive umožňuje samotné zpracování operací jako rozpoznávání vzorů bez předešlého učení a další techniky, které začínají být čím dál důležitější v mnoha segmentech umělé inteligence a strojového učení.
Nejedná se ale o digitální technologii - podobně jako u memristorů a našeho mozku (neurony a synapse) se používá analogová technika jak pro zpracování, tak i ukládání dat.
Samostatné detekování vzorů i přes šum
Vytvořený prototyp vědci napojili na jednoduchý systém, který v rámci vstupních dat generoval elektrické impulzy jako jednotlivé pixely. Přes náhodně generovaný šum se občas objevila dvě oddělená loga IBM. Systém bez předchozího učení a lidského zásahu rozpoznal obě loga a oddělil je od šumu.
Rozpoznané vzory ze vstupního signálu - vše efektivně s nízkou spotřebou, pár umělými neurony a bez předchozího učení (Zdroj: IBM)
Vytvořený neuromorfický čip obsahuje pouze stovky umělých neuronů (struktury 5 x 100 neuronů) a dle testů je jejich spotřeba extrémně nízká – v průměru pouze 120 mikrowattů. Klíčová je také odolnost, za kterou mohou i použité materiály. Současná generace „přežije“ miliardy impulsů.
Velikost neuronů už poráží mozek, jde jen o dostatečný počet
I když byl současný vývojový prototyp vyrobený 90nm technologií, tvůrci už uvažují o dostupné 14nm technologii. Současný čip má velikost přibližně sto nanometrů, což už znamená menší velikosti než mají neurony v lidském mozku (4 až 100 mikrometrů).
Wafer s čipy na bázi phase-change materiálů (Zdroj: IBM Research)
Už s 90nm technologii výroby je tak hustota efektivnější a jediné co je potřeba do budoucna řešit, je dostatečný počet, který musí být rozprostřen do trojrozměrné struktury. Tento trend s přechodem z 2D struktury na 3D a více vrstev už můžeme vidět i u klasických digitálních čipů.
Umělý mozek tak rozhodně není daleko – stačí vyrobit velký počet těchto umělých neuronů a dát jim dostatek vstupních informací, aby se naučily takřka cokoli budeme potřebovat. S vyšším počtem neuronů a rychlostí takové mozky zvládnou všechno mnohem rychleji než lidský mozek.
Co ale se vznikem umělého člověka? Z pohledu některých našich schopností a vlastností je spousta z nich tvořená nebo vypilována důsledkem prožitků v rámci celého našeho života, do kterého patří třeba i dětství nebo dospívání.
Půjde vytvořit obdobu komplexního umělého mozku bez simulace života? Spíše ne. Půjde celý proces urychlit a zkrátit místo let na měsíce, dny, hodiny či sekundy? Zcela určitě. Nesmíme totiž zapomínat na virtuální realitu, ve které lze celý proces pro takový umělý mozek nasimulovat v rychlosti, která bude potřeba.
A v tom je právě neskutečný exponenciální vývoj, který se na nás valí. To co my jsme se museli učit celé roky, budou umělé mozky budoucnosti umět díky virtuálnímu časoprostoru třeba i okamžitě.
