V IBM vyvíjejí neuromorfní čipy. Kredit: IBM Research.

Proč ještě nemáme umělé inteligence, které by nám byly rovnocennými partnery? Nebo dokonce ještě lepší než my, i když by o jistě vyvolávalo protesty izolacionistů, greenpeace, pacifistů a bůhvíkoho ještě? Odpověď není tak složitá, doposud příliš netušíme, jak mysl nebo třeba paměť vlastně fungují. Blížíme se k pochopení, to ano, ale ještě nemáme ani zdaleka vyhráno. Pěkně to ilustruje fakt, že při vývoji revolučních čipů leckdy nepoužíváme podivuhodná novátorská řešení, ale poněkud zoufale kopírujeme biologické recepty, staré mnoho milionů let. Ale vlastně proč ne, jenom hlupák by se nepoučil.

Tomas Tuma. Kredit: IBM Research.

Vývojáři IBM se inspirovali mozkovými neurony. Přišli s umělými neurony, které se přepínají mezi krystalickou a amorfní fází, podle toho, jak jimi protéká informace. Umělé neurony jsou navrženy tak, aby lépe zpracovávaly velké objemy dat a spotřebovaly přitom jen zlomek energie oproti běžným čipům. Podle vedoucího výzkumu Tomase Tumy ze švýcarského výzkumného centra IBM Research-Zurich je právě tohle hlavním zadáním dnešní doby – co nejvíc zpracovaných dat a co nejnižší účet za elektřinu. Umělé neurony Tumy a spol. jsou jenom mikrometr velké a tvoří je krystal založený na chalkogenidu, dvouprvkové sloučenině chalkogenu a elektropozitivnějšího prvku. 

IBM Research Zurich.

Do takového umělého neuronu přichází informace v podobě pulzů energie. Tím dojde ke změně teploty krystalu a jeho následné změně z uspořádané krystalické struktury na amorfní hmotu, která připomíná sklo. Když tato změna dosáhne určitého bodu, tak krystal umělého neuronu sám vyzáří elektrický signál a resetuje se do původní, krystalické fáze. V konvenčních čipech jsou klíčové změny napětí. Umělé neurony zareagují vždy jen jednou, když dojde k překročení určitého prahu. Vzhledem k tomu by měly být lepší na zpracování velkého množství chaoticky uspořádaných dat.

Tuma to vysvětluje na příkladu situace, kdy je nutné monitorovat velké množství twitterových účtů a sledovat, kdy se na nich objeví tweety zmiňující IBM. Můžeme podle něj mít systém, který nás upozorní při každé zmínce o IBM. Kdyby se o tom ale staraly čipy, co dají vědět, když počet zmínek o IBM dosáhne určitého prahu, tak by to podle Tumy mohlo být smysluplnější. Tumův tým to vyzkoušel na shluku asi 500 umělých neuronů a fungovalo to prý podobně, jako když v mozku pracují shluky neuronů.

Centrální oblast soustavy radioteleskopů Square Kilometre Array. Kredit: SKA Project Development Office & Swinburne Astronomy Productions

V budoucích aplikacích by podobné čipy mohly analyzovat informace z burz nebo třeba meteorologických stanic. Uvítali by je i vědecké týmy rozsáhlých experimentů, jako je například budovaná soustava radioteleskopů v Austrálii a Jihoafrické republice Square Kilometre Array. Tohle zařízení vyrobí petabyty (miliony miliard bytů) dat denně a podle Chrise Sciaccy z IBM by právě neuromorfní čipy mohly filtrovat zajímavé údaje z moře vesmírného rádiového šumu.

Tuma zdůrazňuje, že jejich umělé neurony nemají zcela nahradit soudobé čipy. Spíš by je měly vhodně doplnit a rozšířit tím možnosti elektronických mozků. Odborníci jsou fascinováni. Jako třeba Gert Cauwenberghs z Kalifornské univerzity v San Diegu, který uvítal první předvedení zařízení založeného na změně fáze materiálu a napodobujícího aktivitu biologických neuronů. Je ale samozřejmě otázkou, jestli se taková technologie prosadí v počítačovém průmyslu.

Literatura: NewScientist 3.8. 2016, Nature Nanotechnology 11: 693–699.