Интеллектуальный материал, который учится, физически изменяя себя, подобно тому, как работает человеческий мозг, может стать основой для совершенно нового поколения компьютеров. О новой технологии сообщает журнал Nature Nanotechnology. Физики из университета Неймегена (Radboud University Nijmegen), работающие над «квантовым мозгом», сделали важный шаг. Они продемонстрировали, что могут моделировать и связывать сеть из отдельных атомов и имитировать автономное поведение нейронов и синапсов в головном мозге.

Учитывая растущий мировой спрос на вычислительные мощности, необходимо все больше центров обработки данных, каждый из которых оставляет постоянно растущий энергетический след.

«Совершенно очевидно, что мы должны найти новые стратегии для хранения и обработки информации энергоэффективным способом, — объясняет руководитель проекта Александр Хаджетурян, профессор в университете Неймегена. — Это требует не только усовершенствования технологий, но и фундаментальных исследований подходов. Наша новая идея построения „квантового мозга“ на основе квантовых свойств материалов может стать основой новый решений в области искусственного интеллекта».

Чтобы искусственный интеллект работал, компьютер должен уметь распознавать закономерности в мире и изучать новые. Сегодняшние компьютеры делают это с помощью программного обеспечения машинного обучения, которое контролирует хранение и обработку информации на отдельном жестком диске. До сих пор эта технология, основанная на многовековой парадигме, работала достаточно хорошо. Однако это очень энергоемкий процесс, подчеркивают ученые.

Физики из университета Неймегена изучили, может ли аппаратное обеспечение делать то же самое без необходимости в программном обеспечении (ПО). Они выяснили, что, построив сеть из атомов кобальта на черном фосфоре, можно создать материал, который хранит и обрабатывает информацию так же, как мозг, и, что еще более удивительно, адаптируется.

В 2018 году Хаджеториан и его сотрудники показали, как можно хранить информацию в одном атоме кобальта. Подавая напряжение на атом, ученые вызывал «зажигание» — атом случайным образом перемещается между значениями от 0 до 1, как нейрон. Теперь они открыли способ создания групп этих атомов и обнаружили, что их поведение имитирует поведение мозговой модели, используемой в ИИ.

Помимо наблюдения за поведением импульсных нейронов, они создали самый маленький из известных на сегодняшний день синапсов. Неосознанно они заметили, что группам атомов присуще адаптивное свойство: их синапсы изменяли свое поведение в зависимости от поступающей информации. Ученые планируют расширить систему и построить более крупную сеть атомов и понять, почему она ведет себя именно так.