Прорыв в науке: российские учёные создали «умный» кристалл, имитирующий мозг

Прорыв в науке: Российские ученые создали «умный» кристалл, имитирующий мозг

Представьте себе кристалл, который не только сверкает на свету, но и способен мыслить, как человеческий мозг. Звучит как сюжет научно-фантастического фильма, но это реальность, созданная питерскими учеными.

Что общего у вашего мозга и блестящей стекляшки? На первый взгляд – ничего. Ваш мозг принимает решения, думает, переживает, иногда заказывает доставку пиццы в три ночи. А кристалл? Просто лежит и сверкает. Но вот парадокс: ученые доказали, что этот камень может мыслить!

Современные компьютеры, какими бы мощными они ни были, работают по принципам, далеким от биологических. Они обрабатывают данные последовательно, шаг за шагом. И для решения многих задач это сильно замедляет процесс.

Представьте, например, как компьютер играет в шахматы. Он каждый раз обрабатывает все возможные ходы, 95% из которых - откровенный мусор и ведет к проигрышу.

Это как если бы вы каждый день начинали бы с мысли: «А не уйти ли мне в монастырь?» – и только потом шли бы чистить зубы. Но мы когда принимаем решение выбираем из узкого диапазона потенциально полезных решений. Человеческий мозг избирателен и сразу отбрасывает ненужные варианты.

Вы можете возразить - ну так компьютер все равно обыгрывает человека в шахматы, зачем нужна тогда эта пресловутая избирательность? Дело в том, что наш мозг решает множество разных задач. Мы дышим, сердце бьется, рука поднимается. Плюс наблюдаем за окружающей обстановкой. Параллельно еще и обдумываем множество важных моментов.

Шахматная программа решает только одну задачу. Полностью сконцентрирована на ней. Если бы она еще занималась вопросами доставки электричества для себя, беспокоилась, что разольется кофе и зальет клавиатуру, то ни в какие шахматы быстро и хорошо играть уже не смогла бы.

Компьютер в шахматах – это как турист в незнакомом городе, который заходит в каждый переулок, даже если там тупик или помойка. Наш мозг же сразу понимает, куда не стоит идти. А что если направить всю вычислительную мощь компьютера только на полезные варианты, решили российские инженеры. И решили оттолкнуться от схемы работы мозга.

Наш мозг действует параллельно: миллиарды нейронов обмениваются сигналами одновременно, обеспечивая невероятную эффективность и скорость. Нейроморфные вычисления — это попытка приблизить работу компьютеров к принципам мозга. И вот, российские ученые сделали значительный шаг в этом направлении, создав уникальный "умный" кристалл.

Группа ученых из Национального исследовательского университета ИТМО, Санкт-Петербургского государственного университета и Университета Тунцзи (Китай) создала кристалл из органических молекул и кластеров меди. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications materials.

Если на кристалл попадает лазерный луч, его электронные свойства меняются. Кристалл может запоминать информацию и обрабатывать её по принципу работы мозга. В эксперименте ученые передали на кристалл закодированную информацию с помощью электрических импульсов. Оказалось, что кристалл может не только долго хранить данные, но и эффективно их обрабатывать.

Нейроморфные чипы генерируют и обрабатывают сигналы в виде спайков (импульсов), подобно тому, как это происходит в биологических нейронах. Подобные устройства, похожие по принципу работы на наш мозг, уже существуют. Но российская разработка показала высокий результат.

Нейроморфные чипы способны к самообучению и адаптации к новым задачам, что является ключевой характеристикой мозга. Они устойчивы к ошибкам. То есть, как и мозг, способны пережить, если откажут какие-то отдельные элементы.

Такие чипы уже способны распознавать образы и принимать простые решения. Подобные технологии недоступны для обычных процессоров.

Кристалл хранит данные до 200 дней! Это в 1000 раз дольше, чем большинство современных нейроморфных устройств. И потребляет в 10 раз меньше энергии.

Пока нельзя встретить этот кристалл в телефоне, но в будущем — возможно. Этот кристалл открывает новые горизонты в разработке искусственного интеллекта.

Создавать супербыстрые компьютеры, которые не тратят время на глупости. Можно будет ставить перед ними задачи, важные для науки и медицины. Например, по разработке новых лекарств. И такой компьютер будет решать их не за годы, а за недели и даже дни.

Сделать нейросети по-настоящему «мыслящими». Да, да, нейросети, хоть и считаются похожими по принципу работы на нейронные структуры мозга, тоже много времени тратят на бесполезный перебор.

Разрабатывать роботов, которые смогут адаптироваться к ситуации, как человек. Таким роботам нужны электронные "мозги", работающие по принципам человеческих. Это будут роботы с "памятью". Они смогут обучаться подобно человеческому мозгу.

Человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нейронов и триллионы синапсов. Современные нейроморфные чипы пока не могут достичь такой сложности.

Максимум, что мы можем реализовать в современных кристаллах - воспроизвести ключевые принципы работы мозга, чтобы создать более эффективные и мощные вычислительные системы.

Таким образом, "умный" кристалл — это не просто научная новинка, а шаг к будущему, где границы между биологией и технологиями становятся все более размытыми. Есть интересная философская гипотеза, где считается, что человек - лишь промежуточный вид. И его задача - создать более совершенную форму, способную колонизировать другие планеты и развиваться в космосе. Кто знает, возможно российские ученые приблизили эволюцию к этому на один шаг. Но для нас с вами - это еще упростить себе жизнь с помощью технологий уже в недалеком будущем.