超越摩尔定律:神经形态计算?

一些研究人员认为,大脑复制架构应该取代传统的计算。一个小组解释了这是如何运作的。

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随着可以想象枯竭摩尔定律微芯片上的晶体管数量每两年翻一番,这意味着人们正在寻找新的途径,随着时间的推移,这种方法将带来可靠的增量处理增益。

《应用物理评论》(Applied Physics Reviews)本月发布的一份名为explainer的研究报告称,一种可能性是,受大脑工作方式启发的机器可能会取代人脑,从根本上把计算能力转移到一个革命性的新层面。

“今天最先进的计算机每秒处理的指令量和昆虫的大脑差不多,”他说这篇论文的作者杰克·肯德尔,雨在神经,并苏哈斯·库马尔,惠普实验室。这两个写的是处理器架构现在必须完全重新思考,如果摩尔定律将延续,并复制“一[人]大脑的自然处理系统”是前进的方向。

该组织认为,深度神经网络(DNNs)应该是基础。DNN基本上是动态的深度学习,层次从数据中提取高级和低级的细节特征(例如边缘和形状)。肯德尔和库马尔解释说,与传统的计算机相比,人脑可以对大量数据集进行分类,并更好地识别数据,因此人脑应该是一个起点。

这种事情正在尝试已经。现有的人工智能(AI)是在让电脑来学习像人脑刺伤。就像大脑,AI引擎从数据中的模式学习。算法相结合,与处理能力,并奖励抛出当机器得到它的权利。

脑启发的神经形态的电脑,但是,将采取进一步的计算步骤中,研究小组认为。神经形态计算模拟物在一种混合数字 - 模拟电路的神经生物学体系结构,在像体的方式做生物。

该组织表示,他们认为要达到下一个水平,有10个基本要素需要正确处理:

并行性- 类似于大脑是如何工作迅速,必须进行大量的数学运算同时发生。它是我们现在看到的图形处理单元(GPU),其中使用并行计算称为矩阵乘法创建大型图形的延伸。

内存计算-从遥远的地方获取数据会浪费资源,而人类的大脑确实不会这样做;它们把信息储存在执行思考的同一个突触上。结合记忆体的电子处理半导体的引进记忆电阻器。可以在这里。(几周前我写过关于取得进步与存储晶体管组合。这种组合可能具有类似的资源优势。)

模拟计算-作者指出,数字是模拟的,不是数字的。大多数现实世界中的数字都不是0和1,因此,为了提高效率,任何新的计算体系结构都需要接受这个概念,适应并处理由此产生的固有精度问题。

可塑性-需要进行实时调优以适应事物的变化。

概率计算-作者建议计算机应该变得不那么精确,就像人类的大脑一样。提出一定程度的概率比精确计算要快,而且需要的信息更少。

可扩展性-网络的深度允许复杂性。通过引入更多的层,可以获得更多的伸缩性。

稀疏-大型网络,包括神经计算机,不能连接每个节点,就像不是所有的神经元都在大脑中相互连接一样。这是一种浪费资源的冗余。轮辐式拓扑工作得更好,可以更好地扩展。研究人员说,同样的情况也会发生在下一代计算机上。

学习(信贷分配)- 突触权重的调整(影响突触的强度和量都)需要相关提出了新的信息的关注。

因果关系-必须处理结果的因果关系。因果干扰是一个问题,而机器学习通常在这方面存在问题。

非线性大脑不像电脑那样是线性的。“大脑在混沌的边缘运行,以产生最优的学习和计算,”研究小组说。下一个计算机架构需要包含类似大脑的非线性,但也要像今天的电子产品一样在线性范围内运作。

“我们目前的硬件跟不上,”肯德尔和库马尔在他们的论文中说。“计算的未来将不是在一个芯片上塞入更多的组件,而是重新思考处理器架构,”这应该是一种神经形态。

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