Нейроморфный "ніс" від компанії Intel розрізняє запахи буквально з одного понюшки

Mar 23 7:00 2020 Друк цієї статті

Система "електронного носа" базується на основі нейроморфного процесора Loihi компанії Intel, а його чутливим елементом є матриця з 72 хімічних датчиків. Процесор Loihi запрограмований таким чином, що його ланцюга максимально подібно копіюють роботу нейронів так званої нюхової цибулини (olfactory bulb), частини головного мозку, яка відповідає за розпізнавання запахів. А подальший розвиток даної системи дозволить створити в майбутньому пристрої, що дозволяють детектувати небезпечні хімічні речовини, заховані наркотики, або вибухівку, і, звісно, ставити точні медичні діагнози.

Архітектура процесора Loihi побудована для максимально подібного відповідності роботі нейронних ланцюгів і більш складних ділянок мозку, ніж цього можна досягти за допомогою звичайних центральних процесорів, нехай навіть і забезпечених спеціальними нейроморфными прискорювачами. Завдяки цьому, такі нейроморфные процесори здатні виконувати таку роботу, яка не під силу традиційних систем штучного інтелекту. Крім цього, кількість енергії, споживана системами з нейроморфными процесорами, істотно менше кількості, споживаного звичайними системами, що виконують однакові за складністю завдання з області глибинного машинного вивчення і самонавчання.

Одну з речей, яку можна реалізувати на нейроморфном процесорі, але дуже важко зробити за допомогою традиційних технологій, є так зване навчання на одному прикладі (one-shot learning). Мозок людини робить таке з легкістю, відчувши одного разу якийсь характерний запах, в наступний раз ви його неодмінно дізнаєтеся. Системи штучного інтелекту, використовують нейронні мережі, вимагають навчання на величезній кількості прикладів, і що найгірше, навчена раніше нейронна мережа не може бути навчена якоїсь нової категорії, не пошкодивши її пам'ять про вивченої раніше категорії. Для досягнення максимального результату нейронна мережа повинна бути повністю переучена за допомогою даних відразу всіх необхідних категорій.

Зазначимо, що на відміну від нейронних мереж, сайти яких описуються наборами коефіцієнтів, електронні нейрони процесора Loihi маніпулюють інформацією у вигляді імпульсів струму, наведеного в певні моменти часу, що максимально подібно роботі природних нейронів. У 2019 році у компанії Intel вже була система з 64 процесорами Loihi, в надрах яких можна було сформувати до 8 мільйонів електронних нейронів. І в майбутньому, згідно з планами керівництва Intel, на світ має з'явитися система з 768 процесорами, кількість нейронів в якій буде досягати 100 мільйонів.

Наступними кроками, які мають намір вжити дослідники Intel і Корнуельського університету, стане забезпечення можливості групування пов'язаних даних (заходів) у загальні категорії. Наприклад, система вже зараз здатна розпізнати, що запах відповідає запахом полуниці, вирощеної в Європі або вирощеної в Каліфорнії, проте надалі вона повинна вказати, що ці обидва запаху є запахом полуниці.

"У нас є ще ряд проблем з розпізнаванням нюхових сигналів. Подолавши їх, і деякі інші проблеми технічного плану, ми можемо отримати готове пристрій, здатний вирішувати практичні питання в будь-якому місці, а не тільки в стінах лабораторії, подібно створеному нами першого дослідного зразку" - пишуть дослідники.