Человеческий мозг и компьютерные системы

Появление компьютеров, функционирующих подобно человеческому мозгу, предсказано еще десятилетия назад. Но, ученые считают создание такого устройства возможным лишь после появления искусственного нейрона, разработка которого, к слову, в настоящее время активно ведется. Конечная цель — создание нейро-компьютера, превосходящего по возможностям мозг человека.

Недавно в Токийском Университете Промышленности и Науки командой исследователей созданы простые электронные схемы, функционирующие подобно человеческому мозгу. Схемы успешно протестированы на пиявках, сердцебиение которых вместо мозга поддерживали аппараты. Описанный опыт потребовал лишь примитивной искусственной нейронной структуры, но начало для создания самообучающихся нейро-компьютеров уже положено.

Мозг взрослого человека состоит из примерно 100 млрд. нейронов. Обработка информации и осуществление иных функций в нейронной сети мозга происходит путем передачи сигналов от нейрона к нейрону через огромное количество соединений. Однако, сущность таких объектов исследования как память и мышление до конца не ясны.

Команда стремится сымитировать функции мозга, связав несколько электронных схем наподобие природной нейронной сети. "В случае успеха, понимание устройства мозга выйдет на новую ступень и поможет понять природу эмоций, мышления и таких психических расстройств, как, к примеру, депрессия", — пояснил Такаши Коно, адъюнкт-профессор, лидер команды исследователей.
Командой созданы чипы, площадью 2 см.кв., в центрах которых размещаются интегральные микросхемы площадью 5 мм.кв., изготовленные на заказ и собранные из транзисторов, конденсаторов и аналоговых схем.

В отличие от цифровых схем, обрабатывающих электрические сигналы, находящиеся в одном из двух возможных состояний (единица и ноль), аналоговые схемы обрабатывают постоянно изменяющиеся разнообразные электронные сигналы. Выходная мощность чипа сопоставима с мощностью принятого сигнала. Это значит: нейро-чипы обрабатывают данные способом, максимально схожим с работой мозга.
Два таких чипа были соединены друг с другом, после чего в образовавшуюся связку был подан электрический сигнал. Устройство воссоздало работу части нервной системы пиявки, отвечающую за частоту и ритм сердечных сокращений.

Исследовательская группа планирует собрать связку из 100 схем, размещенных на чипе площадью 1 см.кв. в течение пяти лет. Связку из 100 000 схем — в течение десятилетия. Современные компьютеры преуспели в таких интеллектуальных играх как шахматы и разнообразные викторины. Мозг человека все же мощнее компьютеров, когда дело доходит до абстрактных операций, основанных на неконкретной информации, и в экстраполяции новых идей. Общее мнение ученых: обычный компьютер никогда не сможет превзойти человеческий мозг, но это будет под силу нейро-компьютеру.

Идея создать компьютер, имитирующий человеческий мозг, будоражит умы ученых с 1940-х годов. Но, лишь в последние годы появились действующие образцы, имитирующие работу нейронов. Несмотря на зачаточное состояние технологии, ученые не сомневаются в ее дальнейшем развитии. Задача поставлена, начало положено, вектор задан, остается лишь упорно идти к цели.

Все иллюстрации использованные в статье по лицензии Creative Commons CC0