Российские учёные создали «электронные синапсы» для нейроморфных процессоров
Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) создали прототипы наноразмерных «электронных синапсов» на основе сверхтонких плёнок оксида гафния. Достижение в перспективе может привести к появлению принципиально новых вычислительных систем.
Группа учёных из МФТИ изготовила мемристоры на основе тонкоплёночного оксида гафния размером всего 40 × 40 нм. При этом созданные наноустройства проявляют свойства, аналогичные биологическим синапсам. С помощью разработанной технологии мемристоры были объединены в матрицы: в перспективе это позволит создавать компьютеры, работающие на принципах биологических нейронных сетей.
Синапс — это место соединения нейронов, основная функция которого — передача сигнала (так называемого «спайка», или сигнала определённого вида) от одного нейрона к другому. Каждый нейрон может иметь тысячи синапсов, то есть связываться с огромным числом других нейронов. Это позволяет обрабатывать информацию не в последовательном (как делают современные компьютеры), а в параллельном режиме. Именно в этом, по мнению специалистов, кроется причина столь фантастической эффективности «живых» нейронных сетей.
Синапсы могут со временем изменять свой «вес», то есть способность передавать сигнал. Это свойство является ключом к пониманию функции памяти и обучаемости мозга. Как и у биологического синапса, величина электрической проводимости мемристора является итогом всей его предыдущей «жизни» — от самого момента изготовления.
Есть несколько физических эффектов, на основе которых можно создавать мемристоры. Российские исследователи использовали устройства на основе тонкоплёночного оксида гафния, в которых наблюдается эффект обратимого электрического пробоя под действием приложенного электрического поля. Чаще всего в таких устройствах используют только два разных состояния, кодирующих логические ноль и единицу. Однако для имитации биологических синапсов необходимо было реализовать непрерывный набор проводимостей в изготовленных устройствах.
На созданных «аналоговых» мемристорах учёные смоделировали несколько механизмов обучения («пластичность») биологических синапсов. В частности, речь идёт о таких функциях, как долговременное усиление или ослабление связи между двумя нейронами. Общепринято, что именно эти явления лежат в основе механизмов памяти.
Кроме того, специалистам удалось продемонстрировать более сложный механизм — так называемую временную пластичность («spike-timing-dependent plasticity»), то есть зависимость величины связи между нейронами от относительного времени их «срабатывания». Ранее было показано, что именно этот механизм отвечает за ассоциативное обучение — способности мозга находить связи между разными событиями.
При этом для демонстрации такой функции в своих мемристорных устройствах авторы специально использовали электрические сигналы, подаваемые на электроды мемристоров, по форме воспроизводящие сигналы в живых нейронах, и получили зависимость, очень похожую на те, которые наблюдаются в живых синапсах.
Таким образом, как утверждается, созданные элементы можно рассматривать как прототип «электронного синапса», на основе которого можно создавать искусственные нейронные сети «в железе».
Пруф:https://mipt.ru/news/fiziki_sozdali_elektronnye_sinapsy_dlya...
Ученые ответили на вопрос, когда люди смогут загружать свой разум в компьютеры
Исследователи уверены, что это станет возможным гораздо раньше, чем люди себе представляют. Рэй Курцвейл, директор по разработкам в Google, сообщил, что люди смогут переносить свое сознание в ПК — устройства уже в 2045 году.
Во время Международного конгресса Global Futures 2045 он заявил, что ученые работают над тем, чтобы граница между биологической и небиологической сферами жизни человека была разрушена.
«Перемещение разума и сознания в компьютер — это лишь первый шаг, который мы собираемся достичь. К 2100 году люди вместо физических тел будут иметь механические», — добавил Курцвейл.
Корреспондентам сетевого издания reCensor.ru удалось выяснить, что теорию Курцвейла поддерживает известный ученый и профессор Стивен Хокинг. Хокинг отметил, что человеческий мозг — это также своеобразная программа, состоящая из 86 миллиардов нейронов.
«Теоретически можно скопировать мозг на компьютер, и таким образом предоставить форму жизни после смерти», — считает Хокинг.
Ученые отмечают, что на данный момент «все это» находится далеко за пределами современных возможностей, поэтому больше похоже на научно-фантастическую реальность. Тем не менее, современные технологии, по словам исследователей, позволят достичь намеченной цели в ближайшие 30 лет. Единственным препятствием является отсутствие четкого понимания того, что такое «ум».
Рафаэль Юст, являющийся профессором Колумбийского университета, сообщил, что основная задача состоит в том, чтобы перейти от физического субстрата клеток, которые соединены внутри человеческого мозга, к нашему ментальному миру, нашим мыслям, нашим воспоминаниям и нашим чувствам.
«Расширив наше сознание, мы с легкостью сможем расширить наши возможности», — заявил Юст.
Помогая строить карту звездного неба.
Ты родился слишком поздно, чтобы исследовать Землю...
Ты родился слишком рано, чтобы исследовать другие миры.
Но так ли это? Если твой компьютер большую часть времени простаивает, ты можешь помочь науке. Исследовать гравитационные волны, расчитывать белки или строить карту звездного неба, чем я и занял свой комп.(Проект TheSkyNet POGS)
BOINC имеет множество настроек и позволяет настроить себя так, чтобы потреблять минимальное количество ресурсов, включаясь лишь когда за компьютером никто не сидит.
Таким образом, без особых усилий, ты можешь сделать свой вклад в 21 век и науку.
Почитать об этом подробнее можно на вики или в русском сообществе BOINC.
Спасибо за внимание.
Биокомпьютер, как альтернатива квантовому
Параллельные вычисления, био- и нанотехнологии.
Как работает монитор за 2 минуты
Просто о сложном.
Ученые нашли у заядлых игроков мозговые аномалии
Группа американских ученых из Университета Юты провела исследование c участием 200 подростков, в ходе которого выявляла реакцию нервной системы на раздражители. Исследователи обнаружили у заядлых игроков аномалии в некоторых регионах мозга, связанных с реакцией на раздражители и импульсивным поведением. По словам ученых, эти аномалии заставляют людей концентрироваться на игре и забывать о сне, еде и учебе, порождая так называемую «игровую зависимость».
Физиолог университета Джеффри Андерсон отметил, что изменения в мозге несут и положительный эффект. Подобные аномалии теоретически могут помочь человеку мыслить более эффективно и быстрее обрабатывать новую информацию, однако, чтобы убедиться в этом ученые собираются провести отдельный тест.
Готовы к Евро-2024? А ну-ка, проверим!
Для всех поклонников футбола Hisense подготовил крутой конкурс в соцсетях. Попытайте удачу, чтобы получить классный мерч и технику от глобального партнера чемпионата.
А если не любите полагаться на случай и сразу отправляетесь за техникой Hisense, не прячьте далеко чек. Загрузите на сайт и получите подписку на Wink на 3 месяца в подарок.
Реклама ООО «Горенье БТ», ИНН: 7704722037
Эволюция носителей информации: о перфокартах, магнитных плёнках и дискетах
Привет. В продолжении статьи об оптических накопителях, сегодня речь пойдет о том, как эволюционировали технологии хранения данных, начиная с самого начала, заканчивая 80-ми годами XX века.
Наш рассказ начинается, конечно же, с перфокарт. Многие ошибочно считают, что перфокарты являются открытием XX века, однако, это не так. Первые перфокарты появились ещё в начале XIX века и использовались в ткацком станке, созданном французским изобретателем Жозефом Мари Жаккаром.
Итак, что же придумал Жаккар. В XIX веке производство ткани представляло собой довольно трудоемкий процесс, однако по своей сути это было постоянное повторение одних и тех же действий. Имея за спиной огромный опыт работы в качестве наладчика станков, Жаккар подумал, почему бы этот процесс не автоматизировать.
Плодом его работы стала система, использующая огромные твердые пластины, в которых были проделаны несколько рядов отверстий. Эти пластины и были первыми в мире перфокартами. Справедливости ради нужно отметить, что Жаккар все же не был в этой области новатором. Французские ткачи-изобретатели Базиль Бушон и Жак Вокансон также пытались использовать продырявленные ленты в своих ткацких станках, но не смогли завершить начатое.
Принцип работы Жаккардовой машины заключался в том, что на вход в считывающее устройство, которое представляло собой набор щупов, связанных со стержнями нитей, подавались перфокарты. При проходе перфорированной ленты через считывающее устройство щупы проваливались в отверстия, поднимая вверх соответствующие нити. Так определенная комбинация дыр в перфокарте позволяла получить нужный узор на ткани.
Перфокарты также занимали центральное место в изобретениях американского инженера Германа Холлерита, который в 1890 году создал табулятор – устройство, предназначенное для обработки буквенных и числовых символов, записанных на перфокарту, и вывода результата на бумажную ленту. На первых порах табулятор Холлерита использовало Бюро переписи населения США, а несколько позже систему взяли на вооружение в железнодорожном управлении и правительстве. К слову, в 1896 году Холлерит основал компанию Tabulating Machine Company, которая в 1911 году стала частью конгломерата C-T-R, который в свою очередь в 1924 году был переименован в IBM.
Основным преимуществом перфокарт была простота и удобство манипуляции данными. В любом месте колоды можно было добавить или удалить карты, а также легко заменить одни карты другими. Но были и свои минусы, которые с течением времени начали перевешивать плюсы. Прежде всего, это малая ёмкость. Как правило, перфокарта вмещала в себе всего лишь 80 символов. Это значит, что для хранения 1 Мбайта данных потребовалось бы порядка 10 тысяч перфокарт. Также для перфокарт была характерна низкая скорость чтения и записи. Даже самые быстрые считывающие устройства не обрабатывали более тысячи перфокарт в минуту, что соответствует примерно 1,6 Кбайт/мин. И, конечно, надёжность. Повредить изготовленную из тонкого картона перфокарту или проделать лишнее отверстие было проще простого.
Пик развития перфокарт пришелся на середину XX века, а закат эпохи наступил в 1980-х годах, когда им на смену пришли более совершенные магнитные носители информации.
Первая магнитная пленка была создана в 1928 году немецким ученым Фрицем Пфлюмером. Такая пленка представляла собой тонкую бумагу, на которую был нанесен тонкий слой оксида железа. В том же году Пфлюмер показал прибор, предназначенный для магнитной записи на такую ленту. При записи информации на пленку оказывалось воздействие магнитным полем, и на её поверхности сохранялась намагниченность.
Первым коммерческим компьютером, который комплектовался магнитной лентой, был UNIVAC-I, выпущенный в 1951 году. В сравнении с перфокартами, магнитная плёнка UNIVAC-I была намного более вместительной – в нее можно было уместить порядка 1 Мбайта данных.
В качестве основного хранилища данных магнитные ленты использовались до 1980-х годов. В этот период они устанавливались в мейнфреймы и мини-компьютеры. С приходом жестких дисков магнитной ленте была отведена роль резервного хранилища данных. В 2000-х годах неоднократно высказывались мнения, что в скором времени магнитные пленки окончательно уйдут на покой. Начиная с 2008 года рынок ленточных накопителей уменьшался в среднем на 14% в год. Однако ситуация кардинально поменялась в 2011 году, когда Таиланд, где были расположены огромные производственные мощности производителей жестких дисков, сильно пострадал от наводнения. Из-за стихийного бедствия объемы производства HDD значительно упали, а цены на продукцию выросли на 20-60%. В результате магнитная лента обрела вторую жизнь.
Рынок ленточных накопителей поддерживается ещё тем фактом, что такие запоминающие устройства до сих пор обходятся дешевле, чем современные жесткие диски. По словам Эвангелоса Элефтеро, руководителя отдела технологий хранения данных исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе, 1 Гбайт магнитной ленты стоит примерно 4 цента, тогда как 1 Гбайт дискового пространства на HDD обходится как минимум в 2,5 раза дороже – 10 центов. По этой причине выбор в пользу магнитной плёнки делают, к примеру, крупные исследовательские лаборатории, где существует необходимость хранить огромные объемы информации. К примеру, для хранения результатов на Большом адронном коллайдере используется именно магнитная лента. Для хранения 28 петабайтов данных на жестких дисках организации CERN, ответственной за создание и работу коллайдера, пришлось бы раскошелиться более чем на 38 миллионов долларов. В то время как хранение такого же объема информации на магнитной ленте обошлось им всего лишь в 1,5 миллиона.
По словам главы подразделения обработки и хранения данных CERN Альберто Пейса, помимо дешевизны, у магнитной ленты есть ещё несколько преимуществ перед жесткими дисками. Во-первых, это надежность. В случае разрыва ленты её всегда можно склеить, потеряв при этом лишь несколько сотен мегабайт даных. А при поломке жесткого диска, скорее всего, будет утеряна вся информация. Во-вторых, это скорость доступа. Роботу, который выбирает нужную кассету и вставляет её в считыватель, требуется около 40 секунд для выполнения этой операции. Но даже это примерно в 4 раза быстрее, чем если бы данные приходилось считывать с жесткого диска. В-третьих, срок службы магнитных лент достигает 30 и более лет, тогда как жесткие диски могут работать на протяжении всего 5 лет.
Альберто Пейс выделил ещё один значимый плюс магнитных лент – их безопасность. В теории злоумышленники могут получить доступ к жестким дискам, тогда как онлайн-доступ к магнитной плёнке получить невозможно.
Следующей ступенью эволюции носителей информации стала дискета. Она увидела свет в 1971 году, а её разработкой занималась компания IBM. История создания дискеты довольно проста: перед IBM встал вопрос о том, как рассылать своим клиентам обновления софта, и инженер компании Алан Шугарт предложил идею быстрого и компактного гибкого диска. Первая дискета была исполнена в 8-дюймовом форм-факторе и имела объем 80 Кбайт. Поддерживалась лишь одноразовая запись. Интересно, что изначальная конструкция дискеты не предусматривала привычный всем нам пластиковый кожух – IBM планировала поставлять гибкий диск без какой-либо защиты. Однако в таком виде дискета притягивала к себе пыль, вдобавок её легко можно было повредить. Поэтому было принято решение упаковать диск в пластиковый футляр.
На самом деле первые дискеты вовсе не пользовались популярностью. Причина этого заключается в том, что стоимость дисководов, которые требовались для чтения дискет, едва ли не превышала стоимость целого компьютера.
Шугарт и инженеры IBM продолжали работу над улучшением своего детища. В 1973 году объем гибких дисков был увеличен до 256 Кбайт, а в 1975 году он стал ещё в 4 раза больше. Но главной задачей Шугарта являлось не столько увеличение объема памяти дискеты, сколько уменьшение её размеров. Изначально дискета задумывалась как карманное устройство, но 8-дюймовый девайс можно было уместить разве что в среднеразмерную дорожную сумку.
И вот в 1976 году появился формат 5,25 дюймов. Нужно отметить, что этот стандарт разрабатывался основанной Шугартом компанией Shugart Associates в тесном сотрудничестве с организацией Wang Laboratories, которая планировала использовать уменьшенный формат в своих настольных компьютерах. Почему же 5,25"? Когда Ан Вэнг из Wang Laboratories вместе с Джимом Адкиссоном и Доном Массаро из Shugart Associates обсуждали будущий форм-фактор в баре, их внимание привлекла обычная салфетка. Так и родилась идея создать дискету с такими размерами. Она получила название mini-floppy.
Привычный 3,5-дюймовый формат дискета получила в 1981 году. Создателем формата выступила компания Sony. Первые 3,5" дискеты имели объем 720 Кбайт, но вскоре появились модели, вмещающие 1,44 Мбайт информации. Но к середине 90-х годов даже этого объема уже было недостаточно. Тем не менее дискеты ещё долго удерживались на рынке носителей информации, и лишь с появлением по доступной цене накопителей на основе флэш-памяти начали сдавать свои позиции.
Несмотря на все преимущества «флэшек» над дискетами, некоторые производители предпринимали попытки спасти устаревающий стандарт. Так, компания Iomega разработала дискету под названием Iomega Zip, которая отличалась о классических дискет увеличенным до 100 Мбайт объемом памяти и более высокой скоростью чтения и записи. Но из-за высокой стоимости и проблем с надежностью Iomega Zip так и не смогла потеснить на рынке ни 3,5" дискеты, ни накопители на основе флэш-памяти.
Источник: http://geektimes.ru/company/ocz/blog/264372/
Статья про оптические накопители: http://pikabu.ru/story/yevolyutsiya_nositeley_informatsii_op...