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:

▪ Весло и лодка

▪ Пароход

▪ Реактивный двигатель

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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Лазерные голограммы улучшат качества промышленной трехмерной печати 15.12.2019 Одним из недостатков современных промышленных технологий лазерной трехмерной печати является сильный нагрев в точке контакта металла с лучом лазерного света. Этот нагрев плавит металлический порошок, но он также приводит к появлению областей внутренней механической напряженности и деформации изготавливаемой детали. И все эти вещи практически не поддаются прогнозированию, что не дает возможности их как-то компенсировать. Однако, группа исследователей из Кембриджского университета нашла способ решения описанной выше проблемы. При помощи специальных голографических изображений, генерируемых компьютером при помощи сложных алгоритмов, можно управлять распределением энергии лазерного света в трех измерениях, что позволяет избежать лишнего нагрева изготавливаемой детали. "Вместо использования одного единственного луча света мощного лазера мы используем несколько лучей лазерного света, фокусируемых особым образом в нужной точке трехмерного пространства" - рассказывает профессор Тим Уилкинсон (Tim Wilkinson), руководитель данного проекта, - "Это позволяет нам печатать детали "более трехмерным способом" и избежать возникновения тепловых деформаций". Голограмма, по которой печатается трехмерный объект, рассчитывается и изменяется компьютером со скоростью около тысячи раз в секунду для улучшения контроля за распределением энергии. При этом, алгоритмы, которые производят управляющую голограмму, учитывают целый ряд тонкостей, таких, как свойства используемых материалов, оптические искажения, текущую температуру и т.п. "Такой голографический подход позволяет нам сделать такие вещи, которые раньше было сделать невозможно. Есть определенные виды структур, которые невозможно напечатать из-за возникающих тепловых деформаций" - рассказывает профессор Уилкинсон. Сейчас ученые уже создали опытную установку с тремя лазерами, лучи которых отражаются от кремниевого "микродисплея", тонкого слоя жидких кристаллов на поверхности кремниевого чипа, который выступает в роли управляемой дифракционной решетки и изменяет фазу отражаемого луча лазерного света. А в ближайшее время кембриджские исследователи планируют создание более совершенной установки, в которой будут использованы восемь лазеров, суммарной мощностью в 200 Вт, которой достаточно для плавления частичек алюминиевого порошка. Кроме проверки работы жидкокристаллических микродисплеев на таком уровне мощности лазерного света, ученые, при помощи новой установки, будут работать с металлическими порошками с добавлением пластмасс и смол для улучшения алгоритмов составления управляющих голограмм. Согласно планам, новая и более мощная установка начнет работать в 2020 году, а данный проект, результатом которого должна стать полностью работоспособная промышленная установка, будет завершен к 2022 году.

Другие интересные новости:

▪ Дым коромыслом

▪ Авторучка с беспроводной технологией передачи данных

▪ Взаимодействие радиации с водой

▪ Футбол против диабета и гипертонии

▪ Велодорожка с солнечными панелями

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Техногенные катастрофы. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как по расположению глаз можно отличить хищника от травоядного? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров JVC. Справочник

▪ статья Укороченная антенна диапазона 160 метров. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматическое зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025