Специалистите на Samsung съвместно с учените от Харвардския университет предложиха една съвсем нова идея, която с още една стъпка ще приближи технологичния свят към създаването на невроморфни чипове, имитиращи работата на мозъка. Научната работа "Невроморфна електроника, базирана на копиране и вмъкване на информация от мозъчните структури" бе публикувана от изданието Nature Electronics.

Основната идея на предложената от авторите на тази научна работа концепция наистина най-добре се изразява чрез думите "копиране" и "вмъкване". В статията се предлага начин за копиране на невронните връзки на мозъка с помощта на масив от нанолектроди, разработен от професора на Харвардския университет и специалист на института SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology) Дон Хи Хам (Donhee Ham) съвместно с професор Хонкун Парк (Hongkun Park) също от Харвардския университет. Създадената по този начин карта на мозъка след това се вмъква в специализирания модул - триизмерна мрежа от флаш памет. Да напомним, че в областта на флаш паметите Samsung е един от световните лидери.

С помощта на този своеобразен метод за "копиране и вмъкване" авторите на този проект предлагат създаването на специални чипове памет, които ще дадат възможност да бъдат достигнати уникалните възможности на човешкия мозък. А именно, ниска консумация на енергия, лесно обучение, бърза адаптация към околната среда, а също така автономност и способност за самопознаване. Всичко това досега бе недостъпно за изчислителните системи.

Мозъкът се състои от огромен брой неврони, а схемата на тяхното взаимодействие осигурява неговата правилна работа. Ето защо изграждането на точна карта на мозъка се очаква да стане ключа към обратното проектиране на целия мозък. Новата индустрия на невроморфното инженерство се зароди в 80-те години на миналия век, като по това време нейната цел бе имитация на структурите на мозъка и функциите на невронните мрежи с помощта на един-единствен силициев чип. Това е изключително сложна задача, понеже и до днес бе на практика невъзможно да се състави точна карта на невронните връзки, които съставят висшите функции на мозъка. Ето защо невроморфното инженерство се зае със създаването на "мозък-върху-чипа", който имитира, но не повтаря напълно неговите функции.

Авторите на новия проект предлагат нов начин за изпълняване на базовата цел на обратното инженерство на мозъка. Масив от наноелектроди се прикрепя към голям брой неврони и благодарение на своята много висока чувствителност записва техните електрически сигнали. На базата на тези записи се създава карта на невронните връзки, която показва къде невроните се съединяват един с друг и доколко силна е тази връзка. В крайна сметка от тези записи се създава подробна невронна карта на мозъка.

Създадената по този начин невронна карта се копира и всички записани невронни връзки се записват в масив от електронна памет. Това може да бъде традиционна флаш памет, която се използва в съвременните SSD, но учените предлагат да се използва паметта от ново поколение RRAM, в която проводимостта на всеки елемент съответства на силата на невронната връзка от копираната преди това невронна карта.

В новата научна работа се предлага и метод за бързо вмъкване на вече създадената невронна карта в специализиран масив от електронна памет. В мрежата от специално проектирани енергийно независими запомнящи елементи в крайна сметка ще бъдат записани невронните връзки на картата на мозъка и тя ще започне да работи с помощта на специално фиксирани междуклетъчни сигнали. Или с други думи, по този начин ще се извърши директното прехвърляне на невронните връзки в електронна памет.

Човешкият мозък съдържа около 100 милиарда неврони и приблизително 1000 пъти повече синаптични връзки, което означава че въпросният невроморфен чип трябва да има приблизително 100 трилиона елемента. Интеграцията на толкова много елементи вече е възможна благодарение на новите триизмерни фирмени технологии на Samsung.