НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(НИЯУ МИФИ)
Нанотехнологии и прогнозы в области искусственного интеллекта Выполнила:
Студент группы А4-11
Комлева В.А.
Преподаватель:
Доцент Лапшинский В.А. Москва 2011 Введение. Что же такое искусственный интеллект? Существует две точки зрения ответа на поставленный вопрос.
Первая заключается в том, что искусственный интеллект это суперкомпьютер способный выполнять функцию мозга всего человечества.
Вторая – искусственный интеллект – это созданная искусственная ткань, по функциям схожая с тканью человеческого мозга. Смогут ли роботы захватить наш мир?
Рис.1
В книге «Тени разума» Роджер Пенроуз задается вопросом: «Смогут ли роботы захватить наш мир?»
С одной стороны технический прогресс не стоит на месте, но с другой – компьютеры могут выполнять вычисления до 1000 триллионов операций в секунду, однако за единицу времени может выполняться только одна операция. Мозг же выполняет лишь 1000 операций в секунду, однако он способен просчитывать миллионы операций одновременно.
Однако ученые всего мира трудятся над устройством, которое сможет выполнять операции человеческого мозга! Они достигли больших успехов в этой сфере деятельности. К 27-му году прогнозируется создание суперкомьютера, способного выполнять операции присущие одному человеческому мозгу. А к 60-му году – операции присущие мозгу всего человечества.
Так что вопрос о том, смогут ли роботы захватить весь мир, остается открытым. Микропроцессоры, вживляемые в клетки, и искусственные антитела.
Рис.2
Группе ученых из США и Японии впервые удалось создать искусственные антитела, успешно функционирующие в живом организме. Созданные из синтезированного полимера с помощью молекулярного импринтинга, наночастицы имеют такой же, как и у настоящих антител, участок на поверхности – рецептор антигена, который настроен на соединение с определенным белком. Таким образом антитела могут отфильтровывать токсические вещества из крови.
Чтобы испытать их, ученые вводили раствор этих антител в кровеносную систему мышей, которые ранее получили смертельную дозу вещества меллитина. В результате спасительной инъекции многие мыши выжили, в то время как тестовая группа мышей, не получивших укола с искусственными антителами погибла целиком.
В ходе этого опыта также выяснилось, что сами искусственные антитела не распознаются организмом, как инородные и не вызывают иммунного ответа.
Рис.3
Производители микросхем активно осваивают технологию 22 нм, а ученые в лабораториях заявляют, что при таких размерах элементы схем можно интегрировать в живую клетку. Средние размеры клетки человека – около 10 кв. микронов, так что в нее теоретически можно встроить до 2000 транзисторов, а это сопоставимо с параметрами процессоров первых персональных компьютеров.
Ученые из Барселоны впервые собрали кремниевый процессор внутри отдельной клетки, используя различные технологии - липофекцию, фагоцитоз, микроинъекции. После операции клетки, в которые поместили процессоры, оставались живыми и, что наиболее важно, ученые смогли запустить процессор и использовать его, как датчик процессов, происходящих внутри клетки.
Таким образом, в наших руках оказывается ключ к созданию электронной системы диагностики всех происходящих в живом организме процессов. Нанотехнологии и их применение в создании искусственного мозга. Наибольшим вниманием у ученых пользовались изыскания в области разработки искусственного мозга, компьютерной системы нового типа, имитирующей живую нейронную сеть.
Над созданием искусственной самообучающейся, то есть в нашем случае – меняющей схему своих цепей структуры бьются ученые всего мира.
Любители научной фантастики не раз встречали в романах описание искусственного мозга, но не все знают, что ученые, работающие в области нейроморфной инженерии уже сейчас добились определенного прогресса в своих изысканиях.
Рис.4
Главным в исследованиях, посвященных созданию искусственной нервной ткани, имитирующей ткань мозга, ученые считают разработку искусственных синапсов. По мнению ученых, выполнять их функцию могут мемристоры - пассивные элементы в микроэлектронике, способные изменять свое сопротивление в зависимости от текущего по нему тока.
Мозг живого существа представляет сеть клеток-нейронов, соединенных отростками-аксонами через контакты-синапсы. Говоря упрощенно, в процессе обучения некоторые синапсы формируют определенную сеть, в то время как другие остаются неактивными и не проводят сигналы.
Мемристор может выполнять ту же функцию – он может уже в процессе работы стать каналом или сопротивлением под воздействием внешнего стимула.
Рис.5
Как правило, мемристоры изготавливаются на основе тонких пленок оксидов металлов. Но группа ученых из Южной Кореи изготовила мемристорную память из гибкого пластика с нанесенным на него оксидом графена (окисленной формой углеродного материала, чьи первооткрыватели удостоились в этом году Нобелевской премии – «Тонким слоем»). Подобные схемы должны быть дешевле и проще в изготовлении, их можно использовать в пластиковых RFID-метках или при изготовлении носимых электронных устройств. «Мы считаем, что оксид графена – подходящий материал для следующих поколений ячеек памяти», - говорит руководитель исследования Сен-Юль Чой (Sung-Yool Choi) из НИИ электронии и телекоммуникаций в городе Тэджон (Южная Корея).
Мемристоры меняют свое электрическое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения, и этот эффект сохраняется после того, как напряжение снято. Это позволяет создавать так называемую резистивную память (ReRAM), которая сохраняет данные как изменение сопротивления, а не заряда.
Рис.6
Ученые пошли дальше рассуждений и создали небольшую сеть из наноразмерных кремниевых мемристоров, которые представляют две расположенные одна над другой сетки проводов в аморфном серебряном слое, причем содержание серебра при одном слое выше, чем при другом. При подаче напряжения ионы серебра начинают течь к нижнему слою и увеличивают электропроводность. Таким образом, ученые получили возможность полностью контролировать основной параметр мемристора и, соответственно, сроить на их основе сеть, которая сможет имитировать работу живого мозга. Заключение. Технический прогресс не стоит на месте, каждый год мы можем наблюдать множество открытий, предложенных учеными со всего мира! Прогресс развития "искусственного интеллекта" не стоит на месте. Ученые добиваются все новых высот в этой сфере.
Что касается меня, то я не верю в создание мозга одного человека, а уж тем более всего человечества! На мой взгляд человеческое сознание остается тайной и для самого человека. Не "раскусив ее", он никогда не сможет создать в реальности что-то, а точнее кого-то подобного себе самому. Однако я верю в то, что человек сможет создать клетки, антитела, микропроцессоры,которые будут выполнять роль настоящих клеток в совокупности с реальными. Словарь 1. Мемристор (англ. memristor, от memory — «память», и resistor — «электрическое сопротивление») – пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять свое сопротивление. Может быть описан как двухполюсник с нелинейной вольт-амперной характеристикой, обладающий гистерезисом.
Рис.7 2. Синапс (греч. σύναψις, от συνάπτειν — обнимать, обхватывать, пожимать руку) – есто контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться.
Рис.8 3. Аксон (греч. ἀξον — ось) – нейрит, осевой цилиндр, отросток нервной клетки, по которому нервные импульсы идут от тела клетки (сомы) к иннервируемым органам и другим нервным клеткам.
Рис.9 Список литературы 1. Проконичев Г. Искусственный интеллект — тренд 2010 года: 2010
2. Гаранжа А. 10 самых перспективных технологий будущего года // http://obana.at.ua/publ/10_samykh_perspektivnykh_tekhnologij_2010_goda/3-1-0-1255
3. Prachi Patel Flexible Graphene Memristors: October 2010// http://spectrum.ieee.org/semiconductors/nanotechnology/flexible-graphene-memristors
4. Мемристоры - ключ к созданию кибернетического мозга // http://www.infuture.ru/article/3056 |
