Самообучаемая электрическая сеть

30.03.2022

Ученые из Университета Пенсильвании открыли новый подход к машинному обучению. Обычная электрическая цепь самостоятельно научилась распознавать цветы по размеру лепестков.

Группа ученых под руководством физика Сэмюэла Диллаву собрала небольшую электрическую сеть, соединив случайным образом 16 резисторов. Исследователи устанавливают напряжение для определенных входных узлов и считывают показатели выходных узлов. Самостоятельно регулируя резисторы, сеть научилась производить желаемые данные для заданного набора исходных значений.

"Сеть была настроена для выполнения множества простых задач ИИ, - говорит Диллаву. - Например, она может различать три вида цветков ириса с точностью более 95% на основе четырех параметров: длины и ширины лепестков и чашелистиков".

Для машинного обучения ИИ, как правило, используют искусственные нейронные сети. Такие сети обычно существуют только в памяти компьютера. Нейронная сеть состоит из точек или узлов, каждый из которых может принимать значение от 0 до 1, соединенных ребрами. Каждое ребро имеет свой вес в зависимости от значений в узлах. При обучении такой системы требуется проводить регулировку веса ребер, чтобы получить нужный результат.

"Это сложная проблема оптимизации, которая значительно возрастает с увеличением размера сети и требует большого количества вычислительных ресурсов", - отмечает Диллаву. - Ситуация усложняется тем, что все ребра должны настраиваться одновременно".

Чтобы обойти эту проблему, физики искали системы, которые могли бы настраивать себя без внешних вычислений. Ученые построили две идентичные сети друг над другом. В замкнутой сети они подавали напряжение и фиксировали на выходных элементах нужные значения. В открытой сети устанавливалось только напряжение на входном резисторе.

Система регулировала сопротивление на резисторах в двух сетях в зависимости от разницы напряжений между идентичными узлами в каждой из них. За нескольких итераций эти корректировки привели все напряжения во всех резисторах в двух сетях в соответствие. Система научилась выдавать правильные выходные данные для заданных исходных значений.

"Эта настройка требует незначительных вычислений, - говорит Диллаву. -Системе нужно только сравнить падение напряжения на соответствующих резисторах в замкнутой и свободной сетях с помощью компаратора. Наша работа доказывает принципиальную возможность нового способа машинного обучения, который не требует больших вычислений".

<< Назад: Поезд на магнитной подушке с беспроводным питанием 31.03.2022

>> Вперед: Ткань слышит звук 30.03.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Рок-музыка помогает хирургам работать точнее 12.05.2025 Многие хирурги по всему миру включают любимые композиции во время операций - не столько ради развлечения, сколько для создания благоприятной рабочей атмосферы. Однако, как выяснилось, музыкальное сопровождение способно не только поднимать настроение, но и напрямую влиять на качество и скорость медицинских манипуляций. Новое исследование, проведенное в Техническом университете Дрездена, проливает свет на неожиданный эффект рок-музыки в условиях хирургической практики. Ученые провели серию экспериментов, чтобы выяснить, как различные музыкальные жанры воздействуют на точность движений врачей и общее время выполнения задач. Испытуемыми стали профессиональные хирурги, которым предлагалось выполнять стандартные процедуры - такие как разрез и зашивание - под музыкальное сопровождение. Особое внимание было уделено известным композициям рок-групп, в частности AC/DC и The Beatles. Результаты оказались весьма примечательными. При прослушивании энергичных треков AC/DC, таких как "Highway To Hell" и "T.N.T", врачи не только заметно сокращали время на выполнение хирургического разреза - с 236 до 139 секунд - но и улучшали точность манипуляций в среднем на 5 процентов. Это означает, что музыка с четким ритмом и высокой интенсивностью способствует сосредоточенности и ускоряет реакцию. Интересно, что мягкий рок также оказывает благотворное влияние. Под мелодии The Beatles - "Hey Jude" и "Let It Be" - хирурги быстрее справлялись с зашиванием ран, демонстрируя почти на 50 процентов более высокую скорость. Однако исследователи заметили, что положительный эффект может ослабевать, если уровень громкости превышает комфортный порог. Избыточный звук, напротив, вызывает раздражение и снижает концентрацию. Руководитель проекта, профессор Цуй Янг, отметил, что как мягкий, так и тяжелый рок улучшают показатели эффективности хирургов, однако наибольший эффект был зафиксирован именно при прослушивании хард-рока на высокой громкости. По его мнению, подобный результат связан с тем, что активная музыка помогает снизить уровень стресса, расслабляет мышцы и нормализует кровяное давление - факторы, напрямую влияющие на качество тонкой моторики. Исследование показало, что музыка может играть роль не только эмоционального фона, но и физиологического модулятора, влияющего на точность и скорость работы человека в ответственных условиях. Таким образом, музыкальное сопровождение может стать частью стратегии повышения эффективности в сфере здравоохранения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025