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:

▪ Ядерный реактор на быстрых нейтронах

▪ Двигатель газовый и бензиновый

▪ Магнитная полоса

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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива От хронической боли поможет нейростимуляция 14.05.2012 Специалисты клиники IPMC разработали уникальную технологию стимуляции спинного мозга, которая избавляет пациентов даже от тяжелых хронических болей. В 2011 году новая технология была одобрена американским Управлением по контролю за продуктами и лекарствами и сегодня она используется в клиниках США. Для "выключения" боли применяется тонкий гибкий зонд, который вводится в определенную область спинного мозга через небольшой прокол в коже. Зонд с помощью генератора электрических импульсов снижает болевые ощущения на 75 % и более. До сих пор для лечения острых хронических болей использовались химические обезболивающие препараты, которые со временем теряют эффективность и вызывают привыкание. Новая технология не использует никаких вредных веществ и не имеет вредных побочных эффектов. При этом, в отличие от обезболивающих препаратов, имплантат приносит не временное облегчение, а действует постоянно. Первоначально кратковременные сеансы обезболивания проводятся в течение 3-6 дней с помощью временного имплантата. По словам врачей, после включения прибора часто доводится слышать вздох облегчения пациента - боль снимает как рукой. В случае если человек страдает постоянной болью, можно использовать постоянный носимый имплантат в виде зонда, соединенного с аккумулятором. По словам больных, включение генератора электрических импульсов похоже на самый лучший массаж, который мгновенно заглушает боль. Одна из пациенток, Мэгги Пелер, более 10 лет мучилась от невыносимой боли в ноге. После того, как Мэгги поучаствовала в программе испытания новой технологии и в течение 5 дней использовала новый зонд, она 'поняла, какие страдания преследовали ее все эти годы, и как хорошо жить без них'. В настоящее время она хочет получить постоянный имплантат, чтобы использовать его непрерывно. По всему миру таких пациентов миллионы, не говоря уже о временных травмах, связанных с острыми болевыми ощущениями. Новая технология стимуляции спинного мозга может существенно облегчить жизнь таких людей и повысить качество их жизни.

Другие интересные новости:

▪ Кошек нельзя перекармливать

▪ Метавселенная для детей

▪ Ноутбук Eurocom Panther 5

▪ Жесткие диски WD Purple 6 Тбайт

▪ Ксеноновые вспышки для мобильных устройств

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Психологическая помощь после ситуаций с высокой опасностью для жизни. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Зачем владелец одной фирмы в 1960-х годах подарил всем мальчишкам в его квартале по новой рогатке? Подробный ответ

▪ статья Обойщик мебели. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Двухтактный усилитель класса А. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фазовый регулятор мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026