Электронный мозг

Илья Разумов (razumov@inbox.ru)

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-008-2

Два "организма"

Биологический нейрон состоит из тела клетки и двух типов внешних древоподобных ветвей: аксона (передатчика) и дендритов (приемников). Нейрон получает импульсы от других нейронов через дендриты и передает сигналы, сгенерированные телом клетки, вдоль аксона, который в конце разветвляется на волокна. На окончаниях этих волокон находятся синапсы. Все взаимодействие нейронов идет как раз через синапс, который, по сути, является волокном аксона одного нейрона и дендритом другого. Когда импульс достигает синапаса, высвобождаются специальные химические вещества, благодаря которым возбуждается или затормаживается (это зависит от типа синапса) электрический импульс. Результативность синапса настраивается проходящими через него сигналами – синапс обучается. Так складывается некая "память" на определенную внешнюю реакцию. Именно это фундаментальное свойство (способность к обучению) нервной системы было взято за основу при построении нейросетей.

Если продолжить эту аналогию, выяснится, что для моделирования биологической нейросети (а затем и нейрокомпьютера) необходимо сначала построить математический нейрон. Все предельно просто. Математический нейрон также состоит из ячейки (тело), входа (синапс дендрита) и выхода (волокно аксона). "Самонастройку" биологического синапса имитируют путем введения весов. Каждый вход умножается на соответствующий вес, аналогичный синаптической силе, после чего все произведения суммируются. Таким образом и определяется уровень активации нейрона. После построения искусственного нейрона можно приступить к созданию нейросети.

Нейропроцессоры

Элементной базой нейрокомпьютеров являются нейрочипы. Сейчас подобные устройства производят практически все развитые страны мира. Порадуемся вместе тому, что самые быстрые нейрочипы в мире - разработка российского научно-технического центра "Модуль". Первый опытный образец отечественного процессора NM 6403 был изготовлен на заводе компании Samsung, так как сделать на российских мощностях столь высокотехнологичное изделие невозможно. Впрочем, достаточно быстро лицензию на производство NM 6403 купила Fujitsu… Из иностранных компаний производителей нейрочипов можно назвать Siemens, Adaptive Solutions, Synaptics, Philips, Intel, IBM и др.

Обычно нейронный процессор состоит из двух блоков: скалярного и векторного. Первый блок играет роль универсального вычислительного устройства, и его основное назначение - подготовка данных для второго блока. Векторный же блок предназначен для выполнения сложных векторно-матричных операций, и он способен обрабатывать данные различной разрядности.