Исследователи наблюдают мозговое поведение в наноразмерном устройстве характеристикам мозга - обучение, запоминание, забвение, бодрствование и сон развивается и изменяется, имитирует человеческий мозг Устройство, которое исследовали исследователи, сделано из клубка серебряных нанопроволок со средним диаметром всего 360 нанометров. (Нанометр равен одной миллиардной части метра.) Нанопроволоки были покрыты изоляционным полимером толщиной около 1 нанометра. В целом, само устройство имеет размер около 10 квадратных миллиметров - настолько мал, что потребуется 25 из них, чтобы покрыть десять центов. Разрешенные случайным образом для самостоятельной сборки на кремниевой пластине, нанопроволоки образовывали сильно взаимосвязанные структуры, которые удивительно похожи на те, которые образуют неокортекс, часть мозга, которая связана с более высокими функциями, такими как язык, восприятие и познание. Одна особенность, которая отличает сетку нанопроволоки от обычных электронных схем, заключается в том, что протекающие через них электроны вызывают изменение физической конфигурации сети. В ходе исследования электрический ток заставлял атомы серебра мигрировать из полимерного покрытия и образовывать соединения, где две нанопроволочки перекрываются. Система имела около 10 миллионов таких соединений, которые аналогичны синапсам, где клетки мозга соединяются и общаются. Исследователи прикрепили два электрода к мозгоподобной сетке, чтобы описать работу сети. Они наблюдали «эмерджентное поведение», означающее, что сеть отображала характеристики в целом, которые нельзя было отнести к отдельным частям, составляющим ее. Это еще одна черта, которая делает сеть похожей на мозг и отличает ее от обычных компьютеров. После того, как ток протекал через сеть, в некоторых случаях связь между нанопроводами сохранялась в течение одной минуты, что напоминало процесс обучения и запоминания в мозге. В других случаях соединения прекращались внезапно после окончания заряда, имитируя процесс забвения мозга. В ходе других экспериментов исследовательская группа обнаружила, что при меньшем притоке энергии устройство демонстрирует поведение, соответствующее тому, что видят неврологи, когда они используют функциональное МРТ-сканирование для получения снимков мозга спящего человека. Поведение сети нанопроволоки с большей мощностью соответствовало поведению бодрствующего мозга. сети нанопроволоки рассматриваются как мозговая система Гранично-хаотическая активность сети нанопроволоки напоминает не только передачу сигналов внутри мозга, но и другие природные системы, такие как погодные условия. Это может означать, что при дальнейшем развитии будущие версии устройства могут помочь моделировать такие сложные системы. google.translate.com Исследователи наблюдают мозгоподобное поведение в наноразмерном устройстве Уэйн Льюис, Университет Калифорнии, Лос-Анджелес 17 декабря 2019 г. https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/2019/15-researcherso.jpg Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Джеймс Гимзевски и Адам Штиг входят в международную исследовательскую группу, которая значительно продвинулась к созданию интеллектуальных машин. Под руководством исследователей из Национального института материаловедения Японии, команда создала экспериментальное устройство, которое демонстрировало характеристики, аналогичные определенным характеристикам мозга - обучение, запоминание, забвение, бодрствование и сон. В статье, опубликованной в Scientific Reports , описывается сеть в состоянии непрерывного потока. «Это система между порядком и хаосом, находящаяся на грани хаоса», - сказал Гимзевски, выдающийся профессор химии и биохимии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, член Калифорнийского института наносистем в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и соавтор исследования. «То, как устройство постоянно развивается и изменяется, имитирует человеческий мозг . Оно может создавать различные типы поведения, которые не повторяются». Исследование является одним из первых шагов на пути, который может в конечном итоге привести к компьютерам, которые физически и функционально напоминают мозг - машинам, которые могут быть способны решать проблемы, с которыми сталкиваются современные компьютеры, и которые могут потребовать гораздо меньше энергии, чем современные компьютеры. Устройство, которое исследовали исследователи, сделано из клубка серебряных нанопроволок со средним диаметром всего 360 нанометров. (Нанометр равен одной миллиардной части метра.) Нанопроволоки были покрыты изоляционным полимером толщиной около 1 нанометра. В целом, само устройство имеет размер около 10 квадратных миллиметров - настолько мал, что потребуется 25 из них, чтобы покрыть десять центов. Разрешенные случайным образом для самостоятельной сборки на кремниевой пластине, нанопроволоки образовывали сильно взаимосвязанные структуры, которые удивительно похожи на те, которые образуют неокортекс, часть мозга, которая связана с более высокими функциями, такими как язык, восприятие и познание. Одна особенность, которая отличает сетку нанопроволоки от обычных электронных схем, заключается в том, что протекающие через них электроны вызывают изменение физической конфигурации сети. В ходе исследования электрический ток заставлял атомы серебра мигрировать из полимерного покрытия и образовывать соединения, где две нанопроволочки перекрываются. Система имела около 10 миллионов таких соединений, которые аналогичны синапсам, где клетки мозга соединяются и общаются. Исследователи прикрепили два электрода к мозгоподобной сетке, чтобы описать работу сети. Они наблюдали «эмерджентное поведение», означающее, что сеть отображала характеристики в целом, которые нельзя было отнести к отдельным частям, составляющим ее. Это еще одна черта, которая делает сеть похожей на мозг и отличает ее от обычных компьютеров. После того, как ток протекал через сеть, в некоторых случаях связь между нанопроводами сохранялась в течение одной минуты, что напоминало процесс обучения и запоминания в мозге. В других случаях соединения прекращались внезапно после окончания заряда, имитируя процесс забвения мозга. В ходе других экспериментов исследовательская группа обнаружила, что при меньшем притоке энергии устройство демонстрирует поведение, соответствующее тому, что видят неврологи, когда они используют функциональное МРТ-сканирование для получения снимков мозга спящего человека. Поведение сети нанопроволоки с большей мощностью соответствовало поведению бодрствующего мозга. Этот документ является последним в серии публикаций, в которых сети нанопроволоки рассматриваются как мозговая система, область исследований, в которой Гимзевский помог пионером вместе со Стигом, ученым из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ассоциированным директором CNSI. «Наш подход может быть полезен для создания новых типов аппаратного обеспечения, которые являются одновременно энергоэффективными и способны обрабатывать сложные наборы данных, которые бросают вызов ограничениям современных компьютеров», - сказал Стиг, соавтор исследования. Гранично-хаотическая активность сети нанопроволоки напоминает не только передачу сигналов внутри мозга, но и другие природные системы, такие как погодные условия. Это может означать, что при дальнейшем развитии будущие версии устройства могут помочь моделировать такие сложные системы. В других экспериментах Gimzewski и Stieg уже уговорили устройство с серебряными нанопроволоками, чтобы успешно прогнозировать статистические тенденции в структуре трафика в Лос-Анджелесе на основе данных трафика за предыдущие годы. Из-за их сходства с внутренней работой мозга будущие устройства, основанные на технологии нанопроволоки, могут также продемонстрировать энергоэффективность, как и собственная обработка мозга. Человеческий мозг работает на мощности, примерно эквивалентной той, которая используется в 20-ваттной лампе накаливания. Напротив, компьютерные серверы, на которых выполняются трудоемкие задачи - от обучения машинному обучению до выполнения поиска в Интернете - могут использовать эквивалент энергии многих домашних хозяйств с сопутствующим углеродным следом. «В наших исследованиях у нас более широкая миссия, чем просто перепрограммирование существующих компьютеров», - сказал Гимзевски. «Наше видение - это система, которая в конечном итоге сможет выполнять задачи, которые ближе к тому, как работает человек». deepl.com Исследователи наблюдают мозговое поведение в наноразмерном устройстве Уэйном Льюисом, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес. Ученые UCLA Джеймс Гимжевски и Адам Штиг являются частью международной исследовательской группы, которая сделала значительный шаг к цели создания машин мышления. Во главе с исследователями из Национального института материаловедения Японии, команда создала экспериментальное устройство, которое продемонстрировало характеристики, аналогичные определенным моделям поведения мозга - обучение, запоминание, забывчивость, бодрствование и сон. В статье, опубликованной в журнале "Scientific Reports", описывается сеть, находящаяся в состоянии постоянного потока. "Это система между порядком и хаосом, на грани хаоса", - говорит Гимжевски, выдающийся профессор химии и биохимии Калифорнийского института наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и соавтор исследования. "То, как устройство постоянно развивается и смещается, имитирует человеческий мозг". Он может придумывать различные типы поведения, которые не повторяются". Исследование - это один из первых шагов на пути, который в конечном итоге может привести к появлению компьютеров, физически и функционально напоминающих мозг-машины, способные решать проблемы, с которыми борются современные компьютеры, и которые могут потреблять гораздо меньше энергии, чем современные компьютеры. Устройство, которое исследователи изучили, состоит из клубка серебряных нанопроволок со средним диаметром всего 360 нанометров. Нанопровода были покрыты изоляционным полимером толщиной около 1 нанометра. В целом, само устройство измеряло около 10 квадратных миллиметров - настолько маленьких, что для того, чтобы покрыть монету, понадобилось бы 25 из них. Позволяя случайным образом самособираться на кремниевой подложке, нанопровода образовывали высокосвязанные структуры, удивительно похожие на те, которые образуют неокортекса, часть мозга, вовлеченную в более высокие функции, такие как язык, восприятие и познание. Одна из черт, которая отличает нанопроводную сеть от обычных электронных схем, заключается в том, что электроны, протекающие через них, вызывают изменение физической конфигурации сети. В исследовании электрический ток заставляет атомы серебра мигрировать изнутри полимерного покрытия и образовывать соединения, где два нанопровода пересекаются. Система имела около 10 миллионов таких соединений, которые аналогичны синапсам, где соединяются и общаются клетки мозга. Исследователи прикрепили два электрода к сетке, похожей на сетку мозга, чтобы профилировать работу сети. Они наблюдали "эмерджентное поведение", что означает, что сеть отображает характеристики как единое целое, которые не могут быть отнесены к отдельным частям, составляющим ее. Это еще одна черта, которая делает сеть похожей на мозг и отличает ее от обычных компьютеров. После прохождения тока через сеть, соединения между нанопроводами в некоторых случаях продолжались целую минуту, что напоминало процесс обучения и запоминания в мозге. В других случаях после окончания заряда соединения резко прекращались, имитируя процесс забывчивости мозга. В других экспериментах команда исследователей обнаружила, что при меньшем потреблении энергии устройство демонстрирует поведение, соответствующее тому, что видят неврологи, когда с помощью функциональной МРТ делают снимки мозга спящего человека. При увеличении мощности, поведение нанопроволочных сетей соответствовало поведению мозга бодрствующего человека. Статья является последней в серии публикаций, посвященных исследованию нанопроволочных сетей как системы, вдохновленной мозгом - области исследований, в которой Гимжевский помог пионеру вместе со Стигом, ученым-исследователем из Калифорнийского университета (UCLA) и ассоциированным директором CNSI. "Наш подход может быть полезен для создания новых типов оборудования, которое одновременно является энергоэффективным и способным обрабатывать сложные наборы данных, которые бросают вызов границам современных компьютеров", - сказал Stieg, соавтор исследования. Погранично-хаотическая активность нанопроволочной сети похожа не только на сигнализацию внутри мозга, но и на другие природные системы, такие как погодные условия. Это может означать, что с дальнейшим развитием, будущие версии устройства могут помочь моделировать такие сложные системы. В других экспериментах Гимжевски и Штиг уже кооперировали серебряный нанопроволочный прибор для успешного прогнозирования статистических тенденций в трафике Лос-Анджелеса на основе данных о трафике прошлых лет. Благодаря их сходству с внутренней работой мозга, будущие устройства, основанные на нанопроволоке, также могут продемонстрировать энергоэффективность, как и собственная обработка мозгом. Человеческий мозг работает на мощности, примерно эквивалентной мощности 20-ваттной лампы накаливания. В отличие от этого, компьютерные серверы, на которых выполняются трудоемкие задачи - от обучения на компьютере до выполнения поиска в Интернете - могут использовать эквивалент энергии многих домохозяйств с сопутствующим "углеродным следом". "В наших исследованиях мы ставим перед собой более широкую задачу, чем просто перепрограммирование существующих компьютеров", - сказал Гимжевски. "Наше видение - это система, которая в конечном итоге сможет справляться с задачами, близкими человеку". Researchers observe brain-like behavior in nanoscale device by Wayne Lewis, University of California, Los Angeles UCLA scientists James Gimzewski and Adam Stieg are part of an international research team that has taken a significant stride toward the goal of creating thinking machines. Led by researchers at Japan's National Institute for Materials Science, the team created an experimental device that exhibited characteristics analogous to certain behaviors of the brain—learning, memorization, forgetting, wakefulness and sleep. The paper, published in Scientific Reports, describes a network in a state of continuous flux. "This is a system between order and chaos, on the edge of chaos," said Gimzewski, a UCLA distinguished professor of chemistry and biochemistry, a member of the California NanoSystems Institute at UCLA and a co-author of the study. "The way that the device constantly evolves and shifts mimics the human brain. It can come up with different types of behavior patterns that don't repeat themselves." The research is one early step along a path that could eventually lead to computers that physically and functionally resemble the brain—machines that may be capable of solving problems that contemporary computers struggle with, and that may require much less power than today's computers do. The device the researchers studied is made of a tangle of silver nanowires—with an average diameter of just 360 nanometers. (A nanometer is one-billionth of a meter.) The nanowires were coated in an insulating polymer about 1 nanometer thick. Overall, the device itself measured about 10 square millimeters—so small that it would take 25 of them to cover a dime. Allowed to randomly self-assemble on a silicon wafer, the nanowires formed highly interconnected structures that are remarkably similar to those that form the neocortex, the part of the brain involved with higher functions such as language, perception and cognition. One trait that differentiates the nanowire network from conventional electronic circuits is that electrons flowing through them cause the physical configuration of the network to change. In the study, electrical current caused silver atoms to migrate from within the polymer coating and form connections where two nanowires overlap. The system had about 10 million of these junctions, which are analogous to the synapses where brain cells connect and communicate. The researchers attached two electrodes to the brain-like mesh to profile how the network performed. They observed "emergent behavior," meaning that the network displayed characteristics as a whole that could not be attributed to the individual parts that make it up. This is another trait that makes the network resemble the brain and sets it apart from conventional computers. After current flowed through the network, the connections between nanowires persisted for as much as one minute in some cases, which resembled the process of learning and memorization in the brain. Other times, the connections shut down abruptly after the charge ended, mimicking the brain's process of forgetting. In other experiments, the research team found that with less power flowing in, the device exhibited behavior that corresponds to what neuroscientists see when they use functional MRI scanning to take images of the brain of a sleeping person. With more power, the nanowire network's behavior corresponded to that of the wakeful brain. The paper is the latest in a series of publications examining nanowire networks as a brain-inspired system, an area of research that Gimzewski helped pioneer along with Stieg, a UCLA research scientist and an associate director of CNSI. "Our approach may be useful for generating new types of hardware that are both energy-efficient and capable of processing complex datasets that challenge the limits of modern computers," said Stieg, a co-author of the study. The borderline-chaotic activity of the nanowire network resembles not only signaling within the brain but also other natural systems such as weather patterns. That could mean that, with further development, future versions of the device could help model such complex systems. In other experiments, Gimzewski and Stieg already have coaxed a silver nanowire device to successfully predict statistical trends in Los Angeles traffic patterns based on previous years' traffic data. Because of their similarities to the inner workings of the brain, future devices based on nanowire technology could also demonstrate energy efficiency like the brain's own processing. The human brain operates on power roughly equivalent to what's used by a 20-watt incandescent bulb. By contrast, computer servers where work-intensive tasks take place—from training for machine learning to executing internet searches—can use the equivalent of many households' worth of energy, with the attendant carbon footprint. "In our studies, we have a broader mission than just reprogramming existing computers," Gimzewski said. "Our vision is a system that will eventually be able to handle tasks that are closer to the way the human being operates."