Разработан полупроводниковый нейрон с настройкой шумом

В Корейском институте передовых технологий KAIST разработали программируемый вероятностный нейрон (PPN) с настройкой шумом. Результаты его испытаний опубликованы в журнале Advanced Materials.

В электронике шум считается вредным. А нейронам мозга, на которые ее стараются сделать все более похожей, он ничуть не мешает — скорее наоборот. Именно это и натолкнуло корейских ученых на мысль дополнить полупроводниковый нейрон нового поколения генератором шума на мемристоре.

Разумеется, источником шума можно сделать почти любой элемент — они все шумят. Но мемристору тут нет равных — меняя приложенное напряжение, амплитудой и характером его токового шума можно тонко управлять. Если заранее задать сопротивление мемристора, то даже при одном и том же входном сигнале можно варьировать вероятность генерации импульса и диапазон реакции. На этом принципе реализован искусственный нейрон, в котором шум используется не как нестабильность, а как настраиваемый ресурс для обработки информации.

Такой нейрон можно настроить по-разному в зависимости от скорости изменения входного сигнала — иными словами, от его частоты. Просто меняя сопротивление мемристора, одна и та же схема может либо чутко реагировать на медленные сигналы движений человека, либо эффективно улавливать быстрые речевые сигналы.

Разработку воплотили в железе на макетной плате, сняли параметры, загрузили в сверточную нейросеть и уже там проверили, как «шумный» нейрон справляется с вышеупомянутыми задачами. В распознавании движений достигнута точность 94,8%, распознавании речи — 95%.

Удобство управления частотной избирательностью и микроскопическая потребляемая мощность определяют возможные сферы применения PPN — прежде всего это носимая электроника, в том числе медицинского назначения.

Искусственные нейроны впервые способны напрямую взаимодействовать с живыми

Созданы сверхэкономные мемристоры для нейроморфных вычислений

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX