Мозък + квантови компютри = NeuroSA: нов алгоритъм намира решения там, където другите ИИ се отказват
Системата ще форсира основаването на медикаменти 100 пъти, мощно ще подкрепи логистиката…
Група американски откриватели са основали изчислителна система, която е в положение независимо да намира кардинално нови решения на най-сложните проблеми. Разработката носи името NeuroSA и съчетава два модерни метода: правилата на човешкия мозък и квантово-механичните резултати.
Научният екип от Вашингтонския университет в Сейнт Луис е управителен от професор Шантану Чакрабарти. Той изяснява същността на казуса с образеца на кубчето на Рубик. За да сглобите класическия пъзел 3×3, би трябвало единствено да запомните избрана поредност от ходове и да следвате тъкмо инструкциите. Съвременните компютри се оправят ослепително с сходни алгоритмични калкулации. Много действителни проблеми обаче нямат подготвени способи за решение, а броят на вероятните разновидности при тях надвишава всички вероятни граници.
Тези обстановки изискват специфичен математически метод. Тук професорът дава различен прегледен образец: търсенето на най-високата постройка в университетския кампус. Нереалистично е да се мери всяка постройка поред – това би лишило месеци. Изследователят непрекъснато би трябвало да мисли: да продължи да учи настоящата територия или да се реалокира в различен квартал? Това е тип стратегическа алтернатива, която в този момент невронната мрежа може дейно да реши.
Основата на NeuroSA е невроморфната архитектура – специфична организация на електронните схеми, която възпроизвежда правилата на действие на живите организми. Подобно на биологичен мозък с милиарди свързани между тях неврони, тя обработва данните посредством мрежа от профилирани микропроцесори, които обменят сигнали сходно на естествените нервни кафези.
Въпреки това единствено биологичният модел не е задоволителен за реализиране на оптималната продуктивност. Авторите го интегрират с метода на квантовото отгряване на Фаулър-Нордхайм – техника, основана на фундаменталните правила на микрокосмоса, за проучване на пространството от вероятните резултати.
Терминът „ квантово отгряване “ е заимстван от металургията, където материалите се охлаждат постепенно, с цел да се усъвършенства тяхната кристална конструкция. При компютърните калкулации този развой е подобен на постепенния преход от интензивно проучване на другите разновидности към затвърждаване на планове най-благоприятен вид. Квантово-механичният резултат на тунелирането на електроните, открит от учените Ралф Фаулър и Лотар Нордхайм, разрешава да се преодолеят енергийните бариери сред положенията, което коренно форсира изчисленията.
Съчетаването на изкуствената нервна система с правилата на квантовия свят докара до изненадващи резултати. При решаването на комплицирани проблеми стандартните логаритми постоянно одобряват междинни решения, които не са най-ефективните, само че наподобяват допустими, както пасажерът в планината може да реши, че е достигнал върха, макар че се намира единствено на неголямо нагорнище. NeuroSA с помощта на специфичните свойства на микрокосмоса е в положение да „ види “ цялата картина и да откри в действителност най-хубавите разновидности, даже в случай че това лишава време: от няколко дни до няколко месеца, според от мащаба на задачата.
Теоретичните проучвания към този момент са приложени на процедура. Заедно със SpiNNcloud Systems откривателите са основали работещ първообраз, основан на профилирания компютър SpiNNaker2. Тази неповторима машина е проектирана по облик и сходство на човешкия мозък, което я прави идеална основа за осъществяване на новаторските хрумвания на екипа на Чакрабарти.
Основната специфичност на SpiNNaker2 се крие в неговата структура: вместо един мощен процесор, компютърът съдържа хиляди дребни изчислителни детайли, работещи редом – тъкмо като същински неврони. Всеки подобен детайл дава отговор за обработката на сигналите от избрана група изкуствени кафези. Всички тези дребни процесори са свързани между тях със комплицирана мрежа от електронни връзки, които имитират работата на естествените нервни нишки. Компютърът употребява минимално количество сила, като прави даже най-сложните калкулации със забележителна успеваемост.
Приложенията на NeuroSA обгръщат доста промишлености. В транспортната промишленост логаритъмът ще откри идеалните направления, като вземе поради десетките параметри: от трафика и метеорологичните условия до режима на складовите комплекси и спецификата на транспортираните артикули. При индустриалните линии технологията усъвършенства зареждането на машините, разпределението на материалите и последователността на интервенциите.
Фармацевтиката също има впечатляващи вероятности. Така да вземем за пример основаването на медицински артикули е тясно обвързвано с проучването на пространствената организация на протеините – комплицирани молекули с голям брой конформации. Формата на протеиновата верига дефинира нейните характерности и способността ѝ да реагира с другите съединения. NeuroSA проучва големия брой вариации в структурата, с цел да открие конфигурации с мечтаното лечебно деяние.
Представете си дълга верига от аминокиселини, която би трябвало да се сгъне по избран метод, с цел да се трансформира в работещ протеин. При това молекулата търси най-стабилната позиция, сходно на топка, която се търкаля по комплициран терен в търсене на най-дълбоката хлътналост. По пътя си протеинът би трябвало да премине през доста краткотрайни форми, преди да откри идеалната. От друга страна, NeuroSA поредно изследва другите разновидности на структурата на молекулата, само че с помощта на квантовите резултати може незабавно да „ прескача “ от едно положение в друго, заобикаляйки междинните стадии. Това дава опция да се откри вярното решение доста по-бързо, в сравнение с с обичайните способи.
Разработката на NeuroSA е подкрепена от редица институции, в това число Office of Energy Efficiency and Renewable Energy’s Advanced Manufacturing Technology Office и SLAC National Accelerator Laboratory. Тези съдействия осигуриха нужните запаси и експертен опит, което подкрепя триумфа на плана. С ръководството на интелектуалната благосъстоятелност се занимава Вашингтонският университет в Сейнт Луис, с което се признава забележителният му принос към самодейността.
