Група китайських дослідників розробила новий мемристорний чип, здатний виконувати складне моделювання мозку менш ніж за 10 мілісекунд. Така швидкість наближається до темпу, з яким працює людський мозок, і може стати важливим кроком для розвитку нейроінтерфейсів та медичних технологій.
Чип, що працює як мозок
Дослідження очолив Юйчао Ян із Пекінського університету разом із фахівцями Шанхайського інституту мікросистем та інформаційних технологій Китайської академії наук. Нова розробка призначена для нейродинамічних систем – моделей, які поєднують нейронні мережі з математичними розрахунками для відтворення складних процесів у мозку. Такі обчислення застосовують у медичній візуалізації, тривимірній реконструкції мозку та інших наукових дослідженнях, але вони потребують великої обчислювальної потужності.
Головна особливість чипа полягає в тому, що він виконує обчислення безпосередньо в пам’яті. Це дозволяє уникнути постійного обміну даними між процесором і пам’яттю, який є одним із головних джерел затримок і високого енергоспоживання у звичайних комп’ютерах.
За словами дослідників, саме такий підхід значно прискорив роботу системи та зробив її набагато енергоефективнішою.
Чип виготовлено за 40-нанометровим техпроцесом. Він працює на частоті 50 МГц, а обчислювальний блок займає лише 0,28 квадратного міліметра.
Під час випробувань новинка продемонструвала значну перевагу над спеціалізованими процесорами. У задачах нейродинамічного моделювання вона працювала у 3,8-36 разів швидше за сучасні ASIC-чипи та споживала майже у 12-25 разів менше енергії.
Ще помітніший результат вдалося отримати під час реконструкції поверхні кори головного мозку. Тут новий чип виконав обчислення до 478 разів швидше, ніж графічний прискорювач NVIDIA A100.
Під час тестування система реконструювала межі між сірою та білою речовиною мозку, створюючи тривимірні моделі зі збереженням складної структури кори. Автори роботи вважають, що така технологія може знайти застосування у створенні інтерфейсів “мозок – комп’ютер”, цифрових моделей мозку, систем навігації під час нейрохірургічних операцій, а також у дослідженні нейродегенеративних захворювань.
