Nanodrátkový zázrak. Kredit: Marc Roseboro/CNSI at UCLA.

Úsilí o vytvoření inteligentní umělé inteligence neustává. Jeden ze směrů vývoje se shlédl v lidském mozku a snaží se o to, aby se budoucí počítače podobaly mozku nejen svým fungováním, ale přímo fyzicky. Vývojáři si od toho slibují, že takové mozku podobné počítače budou schopné řešit problémy, které soudobé systémy příliš nezvládají. A že to zvládnou s mnohem menší spotřebou energie. Jak se zdá, vývojářům se to docela daří. Vzhledem k nedávným pokrokům se už zvolna můžeme připravovat na to, až mozku podobná elektronika „obživne“.

James Gimzewski. Kredit: IBM Research.

James Gimzewski z americké University of California, Los Angeles a jeho spolupracovníci v mezinárodním týmu stvořili experimentální zařízení, které v sobě nemá ani kousíček živé tkáně. Přesto vykazuje celou řadu typů chování, která jsou typická pro mozek. Jejich zařízení, které popisují jako neuromorfní síť nanodrátků stříbra, je schopné učení, zapamatování, zapomínání, bdění i spánku.

Podle Gimzewskiho je jejich systém neustále mezi chaosem a řádem. Se špetkou poetiky tancuje na hraně chaosu. A při tom tanci se neuromorfní zázrak z nanodrátků neustále mění a vyvíjí, podobně jako lidský mozek. Takový systém může přijít s různými vzorci chování, které se neopakují.

Dotyčné neuromorfní zařízení tvoří změť nanodrátků stříbra, jejichž průměr je kolem 360 nanometrů. Tyto nanodrátky jsou potažené nevodivým polymerem o tloušťce asi 1 nanometru. Celá tahle věcička zabere asi 10 čtverečních milimetrů. Zařízení vzniklo samovolným uspořádáním na křemíkovém waferu. Nanodrátky přitom vytvořily vysoce propojenou strukturu, která překvapivě připomíná strukturu mozkové kůry.

Takto vytvořená síť nanodrátků se liší od konvenčních elektronických obvodů v tom, že když skrz nanodrátky procházejí elektrony, tak způsobují změny fyzické konfigurace sítě. Elektrický proud pohání migraci atomů stříbra skrz polymerový obal a vytváří spoje v místech, kde se dva nanodrátky dotýkají. V experimentálním zařízení je asi 10 milionů takových spojů. Představují pozoruhodné obdoby synapsí v biologickém mozku.

UC Los Angeles, logo.

Když neuromorfní síť nanodrátků připojili, tak v ní pozorovali emergentní chování. Jinými slovy, v síti se objevovaly věci, které není možné připsat pouhému spojení jednotlivých součástí této sítě. I tímto rysem se nové zařízení liší od standardní elektroniky. Po vypnutí elektrického proudu se některé spoje mezi nanodrátky samovolně udržely až po dobu jedné minuty. Tím neuromorfní síť připomíná mozek v procesu učení a zapamatovávání. Jindy zase po vypnutí elektřiny vytvořené spoje mezi nanodrátky okamžitě mizely, což je zase obdobou zapomínání.

V jiných experimentech Gimzewski a spol. zjistili, že když neuromorfní sítí nanodrátků prochází méně elektrického proudu, tak se zařízení chová podobně, jak to neurovědci vídají na magnetické rezonanci spícího mozku. A když neuromorfní síť dostane více šťávy, tak je to jako když funguje bdělý mozek. Kdy jim asi tohle v laboratoři obživne?

Video: Neuroarchitectonic Devices using Atomic Switches

Literatura
UC Los Angeles 16. 12. 2019, Scientific Reports 9: 14920.