Novi naučni šok stiže iz Kine: Čip od 0,28 mm² koji imitira rad ljudskog mozga
Tim istraživača iz Kine razvio je prvi čip na svetu za neuronske dinamičke sisteme zasnovan na memoristorima sa promenom faze, čime je napravljen značajan iskorak u oblasti obrade složenih podataka i neuromorfnog računarstva. Novo rešenje omogućava da se vreme jedne računarske iteracije smanji na svega 2,12 milisekundi, što predstavlja važan pomak ka bržoj i efikasnijoj obradi informacija.
Rezultati istraživanja objavljeni su u naučnom časopisu Science, a projekat je predvodio profesor Jang Jučao sa Fakulteta integrisanih kola Pekinškog univerziteta. On ističe da razvoj sistema koji mogu da modeluju i razumeju fizički svet u realnom vremenu zahteva kombinaciju neuronskih mreža i diferencijalnih jednačina, što je osnova takozvanih neuronskih dinamičkih sistema.
Nova arhitektura rešava veliki problem računara
Jedan od najvećih izazova današnjih računarskih sistema jeste fizička razdvojenost procesorske jedinice i memorije. Zbog stalnog prenosa podataka između ove dve komponente dolazi do povećanog kašnjenja i značajne potrošnje energije, što ograničava performanse u zahtevnim zadacima.
Kako bi prevazišli ovo ograničenje, kineski istraživači iskoristili su specifičnu osobinu memorije sa promenom faze poznatu kao „drift provodljivosti“. Ovaj fenomen omogućava preciznu kontrolu promene provodljivosti u vremenskom domenu, pa je tim razvio novi koncept koji su nazvali „računanje unutar memorije sa kontrolisanim vremenom“.
Računanje i memorija na istom mestu
Za razliku od tradicionalnih arhitektura, gde se podaci stalno prenose između memorije i procesora, novi čip deo računskih operacija izvodi direktno u memorijskom sloju, koristeći fizička svojstva materijala.
Istraživači su težine neuronske mreže mapirali na višeslojne nivoe provodljivosti memorije sa promenom faze, čime su omogućili da se ključne operacije poput množenja matrica i sabiranja izvode unutar istog memorijskog niza. Ceo sistem implementiran je na čipu površine svega 0,28 kvadratnih milimetara, izrađenom u 40-nanometarskom proizvodnom procesu.
Značajno bolje performanse od postojećih rešenja
Prema navodima autora, novi čip ostvaruje vreme jedne iteracije od 2,12 milisekundi, čime je prvi put hardver za neuronske dinamičke sisteme ušao u domen rada u milisekundama.
Profesor Jang navodi da je novo rešenje između 3,82 i 36,27 puta brže od savremenih specijalizovanih akceleratora, uz značajno nižu potrošnju energije. U zadacima rekonstrukcije površine moždane kore, čip postiže i do 478 puta bolje performanse u poređenju sa naprednim grafičkim procesorima, uz veću preciznost i stabilnost rezultata.
Potencijal za medicinu i interfejse mozak-računar
Prema mišljenju istraživača, ova tehnologija bi mogla da otvori nove mogućnosti u razvoju interfejsa mozak-računar, kao i u dijagnostici i praćenju neuroloških oboljenja. Posebno se ističe potencijal za realno vremensku obradu složenih moždanih signala, što bi moglo značajno unaprediti preciznost analize.
U dugoročnom smislu, naučnici veruju da bi dalji razvoj mogao da omogući stvaranje personalizovanih digitalnih blizanaca ljudskog mozga. Takvi sistemi bi mogli da se koriste za planiranje neurohirurških intervencija, rano otkrivanje Alchajmerove bolesti i razvoj individualizovanih terapija zasnovanih na preciznim modelima moždane aktivnosti.
Zabranjeno preuzimanje dela ili čitavog teksta i/ili foto/videa, bez navođenja i linkovanja izvora i autora, a u skladu sa odredbama WMG uslova korišćenja i Zakonom o javnom informisanju i medijima.
