Нейрочипы и нейрокомпьютеры

1.

ПРЕЗЕНТАЦИЮ ПОДГОТОВИЛИ:
ГЕРАСЕВА УЛЬЯНА,
СНАТЕНКОВ НИКОЛАЙ, ДАРАГАН
ДАНИИЛ

2.

НЕЙРОЧИ́ П - ИНТЕГРАЛЬНАЯ МИКРОСХЕМА, В
АРХИТЕКТУРЕ, СИСТЕМЕ КОМАНД
ИПРОГРАММНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ КОТОРОЙ
ЗАЛОЖЕНЫ НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ.

3.

• Нейрочип аппаратно представляет связанное множество
элементов умножения сигналов, их суммирования и
нелинейного преобразования (т.е. формальный нейрон).
• Как правило, нейрочип реализует небольшой фрагмент
нейронной сети и обладает свойством т.н. каскадирования, т.е.
образования нейронной сети большего размера с
размещением на одной печатной плате нескольких нейрочипов
под единым управлением.
• Известно несколько сотен типов нейрочипов с размещением на
одном кристалле – от нескольких до нескольких миллионов
формальных нейронов.

4.

5.

• Neuralink была основана в 2016 году. Маск выкупил
наименование компании и её идею у стартапа
NeгraLink. Прототип нейрочипа был разработан уже
тогда, но учёные так и не смогли заключить выгодного
партнёрства.
• Основной целью учёных была отработка механизма
компенсации утраченных нейронных цепочек мозга.

6.

• Нейроны головного мозга
«общаются» между собой
через электрические токи,
которые возникают в процессе
передачи сообщений через
синапсы. Датчик, оснащенный
тысячей электродов, будет
фиксировать именно эти
сигналы, генерируемые в ходе
нейросинаптической
активности.

7.

• Размер имплантата The Link —
23 на 8 мм. диаметр такой же,
как у двухрублёвой монеты.
64 нити, отходящие от
устройства, содержат 1024
микроскопических электрода.
• По Bluetooth сигналы
передаются в приложение
Neuralink, которое можно
установить на смартфон или
ПК.

8.

• Neuralink утверждают, что чип будет незаметен при ношении, а
его биосовместимый корпус полностью герметичен и сможет
выдержать экстремальные условия.
• Питание осуществляется
с помощью крошечного
литий-ионного
аккумулятора, а
подзарядка —
беспроводным
способом.

9.

• Конечная цель Маска — загружать знания из мозга в
компьютер и обмениваться информацией с другими
носителями чипа без слов и действий. Компания идёт
навстречу к эксцентричной мечте: в 2024-м должны быть
прооперированы 11 человек, а к 2030-му — более 22 тысяч.
• Получив BCI-чип,
парализованные люди
смогут управлять мышкой
компьютера и печатать
силой мысли. И это только
начало.

10.

дать возможность парализованным людям управлять
гаджетами с помощью мыслей;
проводить лечение паралича и утраты зрения через
восстановление активности нейронов мозга в повреждённых
участках;
помогать людям с тяжёлыми заболеваниями нервной системы
(Паркинсон, Альцгеймер, умственная отсталость).

11.

• Neuralink — далеко не первые, кто
занимался разработкой нейрочипов.
• История в стиле киберпанк в реальной
жизни началась в далёком 2004-м,
когда Blackrock Neurotech сделали
первую успешную имплантацию
устройства в мозг.
• А чип от Precision Neuroscience так и
вовсе не требует рискованной и
сложной операции, потому что
представляет собой тонкую ленту,
имплантируемую через почти
ювелирную прорезь.

12.

НЕЙРОКОМПЬЮТЕР – ЭТО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ
СИСТЕМА С АРХИТЕКТУРОЙ АППАРАТНОГО И
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, АДЕКВАТНОЙ
ВЫПОЛНЕНИЮ АЛГОРИТМОВ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ
В НЕЙРОСЕТЕВОМ ЛОГИЧЕСКОМ БАЗИСЕ

13.

• Нейрокомпьютеры – это системы, в которых алгоритм решения
задачи представлен логической сетью элементов частного вида
– нейронов с полным отказом от булевских элементов типа И,
ИЛИ, НЕ. Как следствие этого введены специфические связи
между элементами, которые являются предметом отдельного
рассмотрения.
• В отличие от классических методов решения задач
нейрокомпьютеры реализуют алгоритмы решения задач,
представленные в виде нейронных сетей. Это ограничение
позволяет разрабатывать алгоритмы, потенциально более
параллельные, чем любая другая их физическая реализация.

14.

• Нейросетевой тематикой занимаются как разработчики
вычислительных систем и программисты, так и специалисты в
области медицины, финансово-экономические работники,
химики, физики и т.п.

15.

• Попытки создания ЭВМ, моделирующих работу мозга,
предпринимались ещё в 40-х гг. специалистами по нейронной
кибернетике.
• К концу 50-х гг. сформировался логико-символьный подход к
моделированию интеллекта. Его развитие создало такие
направления, как эвристическое программирование и машинный
интеллект, и способствовало угасанию интереса к нейронным сетям.
• К началу 80-х гг. были созданы условия для возрождения интереса к
нейросетевым моделям. Это было связано с накоплением новых
данных при экспериментальных исследованиях мозга.

16.

• К настоящему времени сформировался обширный рынок
нейросетевых продуктов.
• Наиболее ярким прототипом супернейрокомпьютера является
система обработки аэрокосмических изображений,
разработанная в США по программе «Силиконовый мозг».

17.

• В 1958 г. Фрэнк Розенблатт
придумал нейронную сеть,
названную перцептроном, и
построил первый
нейрокомпьютер Марк-1

18.

По сравнению с обычными компьютерами нейрокомпьютеры
обладают рядом преимуществ.
• Во первых — высокое быстродействие, связанное с тем, что
алгоритмы нейроинформатики обладают высокой степенью
параллельности.
• Во вторых — нейросистемы делаются очень устойчивыми к
помехам и разрушениям.
• В третьих — устойчивые и надежные нейросистемы могут
создаваться из ненадежных элементов, имеющих значительный
разброс параметров.

19.

• Они создаются специально для решения конкретных задач,
связанных с нелинейной логикой и теорией самоорганизации.
Решение таких задач на обычных компьютерах возможно
только численными методами.
• В силу своей уникальности эти устройства достаточно
дорогостоящи.

20.

• 1. Большие универсальные компьютеры,
построенные на множестве нейрочипов.
• 2. Нейроимитаторы, представляющие собой программы
для обычных компьютеров, имитирующие работу
нейронов. В основе такой программы заложен алгоритм
работы нейрочипа с определенными внутренними
связями.

21.

Несмотря на недостатки, нейрокомпьютеры могут быть успешно
использованы в различных областях народного хозяйства.
— Управление в режиме реального времени
— Распознавание образов
— Прогнозы
— Оптимизация и поиск наилучших вариантов