Бесплатная техническая библиотека

Нейрокомпьютер. История изобретения и производства

Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас

 Комментарии к статье

Нейрокомпьютер - устройство переработки информации на основе принципов работы естественных нейронных систем. Эти принципы были формализованы, что позволило говорить о теории искусственных нейронных сетей. Проблематика же нейрокомпьютеров заключается в построении реальных физических устройств, что позволит не просто моделировать искусственные нейронные сети на обычном компьютере, но так изменить принципы работы компьютера, что станет возможным говорить о том, что они работают в соответствии с теорией искусственных нейронных сетей.

Термины нейрокибернетика, нейроинформатика, нейрокомпьютеры вошли в научный обиход недавно - в середине 80-х годов XX века. Однако электронный и биологический мозг постоянно сравнивались на протяжении всей истории существования вычислительной техники. Знаменитая книга Н. Винера "Кибернетика" (1948) имеет подзаголовок "Управление и связь в животном и машине".

Первыми нейрокомпьютерами были перцептроны Розенблатта: Марк-1 (1958) и Тобермори (1961-1967), а также Адалин, разработанный Уидроу (Widrow) и Хоффом (1960) на основе дельта-правила (формулы Уидроу). В настоящее время Адалин (адаптивный сумматор, обучающийся по формуле Уидроу) является стандартным элементом многих систем обработки сигналов и связи. В этом же ряду первых нейрокомпьютеров находится программа "Кора", разработанная в 1961 году под руководством М. М. Бонгарда.

Ф.Розенблатт с компьютером "Марк-1"

Многочисленные элементы (устройства) компьютера, размещаемые в его системном блоке, можно подразделить всего на пять основных групп. Это центральный процессор, память, шина, блок электропитания и многочисленные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).

Процессор напрямую соединен с элементами быстрой (оперативной) памяти. Ее еще называют оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), или памятью произвольного доступа. При отключении электропитания компьютера она очищается, и все данные, находящиеся в ней, теряются.

В долговременной памяти данные сохраняются и после выключения компьютера. Чаще всего, она больше по объему, чем ОЗУ, хотя и не такая быстрая. Это жесткие, гибкие и оптические диски, магнитная лента и т д. По шине данные передаются между устройствами системного блока.

АЦП и ЦАП преобразуют информацию из аналоговой формы в цифровую: в наборы чисел, обычно двоичных, и обратно. АЦП и ЦАП называют контроллерами. Любой контроллер содержит микропроцессор, а значит, является компьютером, но только не универсальным, в каком сам установлен, а специализированным.

В микросхемах "запаяны" программы, которые выполняются при включении компьютера и как бы оживляют его, превращая множество соединенных проводками деталей в единое целое - в готовый к работе универсальный преобразователь информации.

Технология микропроцессоров уже приближается к фундаментальным ограничениям. Закон-прогноз Гордона Мура гласит, что плотность транзисторов в микросхеме удваивается каждые полтора года. Как ни удивительно, все последние двадцать лет он выполнялся. Однако, следуя этому закону, к 2010-2020 годам размеры транзистора должны уменьшиться до четырех-пяти атомов. Рассматриваются многие альтернативы.

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатывающую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные технологии; ДНК и другие биологические материалы; трехмерные технологии; технологии, основанные на фотонах вместо электронов, и, наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы.

В XXI веке вычислительная техника сольется не только со средствами связи и машиностроением, но и с биологическими процессами, что откроет такие возможности, как создание искусственных имплантантов, интеллектуальных тканей, разумных машин, "живых" компьютеров и человеко-машинных гибридов.

Сегодня одно из перспективнейших направлений в микроэлектронике - нейрокомпьютеры. Их устройство, или архитектура, иная, чем у обычных вычислительных машин. Микросхемы близки по строению нейронным сетям человеческого мозга. Именно отсюда пошло и название.

Отсюда и особенности нейрокомпьютера. Он способен к обучению, а значит, ему под силу справиться с задачами, которые обычному компьютеру не под силу. Его главный козырь - решение задач без четкого алгоритма или с огромными потоками информации. Поэтому уже сегодня нейрокомпьютеры применяются на финансовых биржах, где помогают предсказывать колебания курса валют и акций. Понятно, что не остались в стороне и военные. Нейрокомпьютеры, распознавая образы, корректируют полет ракет по заданному маршруту.

Нейрокомпьютер стал, по существу, флагом новой волны исследований и разработок в области нейросетевых методов обработки информации, практически полностью вытеснив термин "нейрокибернетика". Надежды, связанные с ранними работами по созданию систем искусственного интеллекта (ИИ), естественным образом были перенесены на нейрокомпьютеры, которые в широком смысле понимали как прообразы "искусственного мозга" - разумной системы, которая должна строиться и функционировать аналогично мозгу человека. Приставка "нейро" подчеркивала отличие такой системы от традиционного компьютера и функциональную близость к мозгу.

Наладка системы взаимодействия нейрокомпьютер - ПК

Реальное состояние дел довольно быстро заставило сузить понимание термина "нейрокомпьютер" до отождествления с искусственными нейронными сетями. В большинстве современных работ этот термин (или термин "нейрокомпьютинг") используется для обозначения всего спектра работ в рамках подхода к построению систем ИИ, основанного на моделировании элементов, структур, взаимодействий и функций различных уровней нервной системы. В современном понимании, нейрокомпьютер - это специализированное программно или аппаратно реализованное вычислительное устройство, имитирующие работу нейронной сети.

Первый в СССР аппаратный нейрокомпьютер был разработан в 1988-1989 гг. на основе идеологии ансамблевых стохастических нейросетей. Работы велись под руководством д.т.н. Э.М.Куссуля, которому к тому времени Николай Михайлович уже передал Отдел. Первый макет нейрокомпьютера (1989 г.) был создан на отечественной элементной базе и представлял собой приставку к персональному компьютеру. В последующих макетах использовалась уже более продвинутая элементная база. В 1992 г. совместно с японской фирмой WACOM был разработан и экспериментально проверен на задачах распознавания образов последний вариант нейрокомпьютера.

Прототип нейрокомпьютера

Последующие работы Отдела были связаны с разработкой нейросетевых информационных технологий. Были созданы эффективные нейросетевые классификаторы, использовавшиеся в задачах распознавания текстур, идентификации личности по голосу, распознавания рукописных символов, слитно написанных слов и т.п. Несмотря на прикладной характер этих работ, Отдел сохранил привитый Н.М.Амосовым глобальный подход к проблематике искусственного интеллекта, умение видеть задачу в целом и накапливать опыт для следующих "прорывов".

Автор: Мусский С.А.

 Рекомендуем интересные статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас:

▪ Метрополитен

▪ Турбореактивный самолет

▪ Лапша быстрого приготовления

Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Открыты нейронные механизмы кашля и чихания 02.10.2024

Хронический кашель представляет собой сложное и трудноизлечимое состояние, которое требует эффективных терапевтических подходов. На сегодняшний день наибольшую популярность имеют опиаты, такие как кодеин, но их побочные эффекты, включая риск привыкания, ограничивают возможность их использования. В таких случаях, особенно при тяжелых аллергических реакциях или вирусных инфекциях, кашель может достигать такой силы, что пациенты теряют сознание. Это подчеркивает необходимость поиска более безопасных и эффективных методов лечения. Недавнее исследование группы ученых из Сент-Луиса внесло ясность в нейронные механизмы, ответственные за кашель и чихание. Исследование показало, что существуют специфические группы нервных клеток, отвечающие за эти рефлексы. Нейроны, регулирующие чихание, располагаются в носовых ходах, в то время как нейроны, ответственные за кашель, находятся в трахее. Каждая из этих групп нейронов имеет свою механику активации и отправляет сигналы в ствол мозга, где инициир ...>>

Живопись точной физики 02.10.2024

Известная картина Винсента Ван Гога "Звездная ночь" продолжает вдохновлять ученых и искусствоведов благодаря своим уникальным особенностям. Новый детальный анализ этого произведения искусства показал, что в нем можно увидеть поразительное сходство с "скрытой турбулентностью" в атмосфере Земли. Это открытие подчеркивает глубину понимания природных процессов, которое обладал культовый художник. Недавние исследования подтверждают, что "Звездная ночь" гораздо более интересна, чем кажется на первый взгляд. Турбулентное небо на картине, полное закрученных вихрей и ярких звезд, демонстрирует удивительные аналогии с невидимыми процессами динамики жидкостей, происходящими в реальной атмосфере. Ученые, проанализировав мазки и цветовые переходы на картине, обнаружили поразительное соответствие между художественными элементами и физическими явлениями. Соавтор исследования Юнсян Хуан, специалист в области гидродинамики и океанографии из Университета Сямэня в Китае, отметил: "Картина раскрывае ...>>

Зубная нить способна предотвратить проблемы с сердцем 01.10.2024

Здоровье полости рта играет важную роль не только в общем состоянии организма, но и в профилактике серьезных заболеваний. Последние исследования подтверждают связь между состоянием десен и сердечно-сосудистыми заболеваниями. В частности, пародонтит, распространенная инфекция десен, может оказаться более опасным, чем мы думали ранее. Исследование, проведенное учеными из Университета Хиросимы, обнаружило интересную связь между пародонтитом и фибрилляцией предсердий, что подчеркивает необходимость тщательной гигиены полости рта. Пародонтит - это воспалительное заболевание десен, которое может привести к их разрушению и даже потере зубов. Он характеризуется длительным воспалением, что, как показали исследования, может способствовать развитию других заболеваний, включая сердечно-сосудистые. Фибрилляция предсердий, или нерегулярное сердцебиение, является одним из таких состояний, и исследование показало, что воспалительные процессы, связанные с пародонтитом, могут играть в этом значительн ...>>

Случайная новость из Архива Пинцет, уничтожающий опасные бактерии 15.05.2021 Исследователи из Университета Бен-Гуриона (BGU), Израиль вместе с американскими и немецкими коллегами разработали новый "молекулярный пинцет" для борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями. "Наше открытие предотвращает инфекцию без повышения устойчивости к антибиотикам. Возможно, стоит рассмотреть наш подход как основу лечения, без использования антибиотиков", - рассказывает профессор кафедры химии BGU Раз Елинек. Исследовательская группа под руководством профессора Елинека и его студента доктора Равита Малишева проверила свой молекулярный пинцет на бактериях Staphylococcus aureus. Он нацеливается на биопленку, тонкий слой волокон, защищающий бактерии. Захватывая волокна и разрушая защитный слой, пинцет разрушает бактерии, не поражая их напрямую. Это и позволяет предотвратить формирование устойчивости.

Другие интересные новости:

▪ Почему в Антарктиде нет угля

▪ NASA полностью переходит на свои ракетные двигатели

▪ Микророботы для ремонта подземных коммуникаций

▪ Интегральный модуль для мощных применений

▪ Приставка Nintendo Switch

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья А он, мятежный, просит бури. Крылатое выражение

▪ статья Когда была сделана первая звукозапись? Подробный ответ

▪ статья Майкл Фарадей. Биография ученого

▪ статья Универсальный блок регуляторов на микросхеме LM1040. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индикатор точной настройки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024