Исследователи из Корнеллского университета разработали процессор, который уже окрестили «микроволновым мозгом». Упрощённый чип работает по аналоговым принципам, а не цифровым. И может одновременно и сверхбыстро обрабатывать данные, используя принципы микроволновой связи.

Очень часто работу мозга сравнивают с работой компьютера, но упускают важный момент. Наши нейроны работают на аналоговом коктейле нейрогормонов, нейромедиаторов и нейронны связей, рождающих феномен сознания, причем вполне вероятно как побочный продукт. А вот компьютеры используют цифровые алгоритмы. В этом их преимущество и недостаток. Их можно перепрограммировать, что намного сложнее сделать с нашим мозгом. Но для имитации аналоговых принципов, цифровым системам нужны дополнительные, промежуточные шаги. Возможно, этот период отходит в прошлое уже сейчас.

Сознание на аналоговых процессорах?

Мы привычно воспринимаем ноуты, смартфоны, умные часы и двоичный код как данность. Вот только это всего лишь один из типов компьютеров. На самом деле, как в разрезе истории, так и в рамках современного мира, многие компьютеры работают на аналоговых принципах.

Да, большая часть современных вычислительных систем – цифровые. В их основе лежат миллионы крошечных переключателей, соединённых в логические схемы. Они же обрабатывают данные как последовательность единиц и нулей. Аналоговые же компьютеры представляют собой модели логических систем, как материальные, так и абстрактные. Главное, что их можно было использовать для вычислений.

Наглядный пример аналогового компьютера – механические часы. Они отсчитывают ход времени с помощью пружин, шестерёнок и спускового механизма, моделирующего реальный мир. Среди других примеров: логарифмические линейки, спидометры, ртутные термометры и многое другое.

Цифровые и аналоговые системы. От противостояния к симбиозу?

В истории существовали также продвинутые аналоговые компьютеры, решавшие сложные уравнения с помощью стержней и поршней, а также системы, моделировавшие национальную экономику, используя в своей основе гидравлическую систему из труб и резервуаров. Один из таких компьютеров, выпущенный в 1947 году, был разработан так, чтобы его можно было собрать, используя конструктор «Мекано», доступный начинающим компьютерным инженерам. И ещё совсем недавно многие электронные компьютеры использовали аналоговые схемы для обработки данных.

Но теперь, когда цифровые компьютеры правят балом, почему же возникает интерес к аналоговым системам? Причина в преимуществах аналоговых схем. Они проще цифровых и позволяют избежать множества этапов, которые цифровые компьютеры используют для решения задач. Хотя на горизонте уже маячат сервера, использующие для работы человеческий мозг.

Аналоговые системы выдают решение по узкоспециальной задачи быстрее, потребляют меньше энергии, лучше справляются с задачами, связанными с непрерывными изменениями, и сложными системами. Их преимущество в том, что они опираются на физическое поведение, и, поскольку они не оперируют дискретными числами, то могут обрабатывать данные в практически бесконечном диапазоне значений. Здесь вспоминается старый тест для гаджетов и ПК: сколько пройдет времени между нажатием кнопки «включить» и возможностью просто печатать текст?

Аналоговый нейрочип как основа искусственного сознания?

Сейчас в Корнельском Университете кипит работа над микроволновым мозгом, который позиционируется как первый полностью интегрированный кремниевый микрочип, но функционирующий как настоящая микроволновая нейронная сеть. Отказавшись от цифровых технологий в пользу аналоговой физики микроволн, ученые могут имитировать то, как человеческий мозг использует нейроны для распознавания образов и обучения, упрощённым способом, исключая многие этапы обработки сигналов, необходимые цифровым компьютерам.

При этом такой чип потребляет гораздо меньше энергии: для работы на частоте в десятки гигагерц требуется около 200 милливатт. Кроме того, его точность классификации типов беспроводных сигналов достигает 88%.

Новый чип также отличается поразительно малыми размерами, что позволяет использовать его в умных часах и смартфонах, наделяя гаджеты возможностями искусственного интеллекта без необходимости подключения к облачным серверам. Кроме того, эта технология может быть использована для повышения безопасности оборудования, обнаружения аномалий в беспроводной связи, а также для улучшения работы радиолокационных станций и декодирования радиосигналов.

В традиционных цифровых системах по мере усложнения задач требуется больше схем, больше мощности и больше возможностей коррекции ошибок для поддержания точности. Но благодаря нашему вероятностному подходу мы можем поддерживать высокую точность как простых, так и сложных вычислений без дополнительных накладных расходов.
Руководитель исследования Бал Говинд.

Что ж, шутки про «офигеть, он ламповый» пока отложим в сторону. Впервые в истории человечества зажглась идея об использовании аналоговых систем в рамках тренда на нейросети. И у этой идеи есть здоровый потенциал.

Больше материалов на стыке науки, природы сознания и технологий будущего читайте в сообществе Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи.