Исследователи из Intel и Корнелльского университета (США) сделали прорыв, оснастив нейроморфный тестовый чип Intel под названием Loihi нейронными алгоритмами. Они имитируют различные процессы, которые происходят в человеческом мозге. Это позволило системе научиться распознавать запах различных химических веществ.
Ученые использовали новую форму искусственного интеллекта, известную как нейроморфная система. Работа этой технологии основана на принципах действия человеческого мозга. Такие устройства могут моделировать работу нейронов и их отростков. Они отвечают за передачу и восприятие данных. Связи между нейронами образуются за счет синапсов — специальных контактов, по которым транслируются электрические сигналы.
Алгоритм на чипе Intel имитирует то, что происходит в мозге человека, когда задействуется чувство обоняния. Ученые применили систему для распознавания запахов, характерных для взрывчатых веществ, химического оружия и наркотиков.
Это исследование может проложить путь к более широкому использованию возможностей нейроморфных вычислений. Машинное обучение, основанное на этих вычислениях, станет более эффективным.
Для чего это нужно
Intel считают, что «электронные носы» на их системе могут быть использованы службами безопасности в аэропортах для обнаружения оружия и взрывчатых веществ, полицией и службами пограничного контроля для нахождения наркотиков. Роботы могли бы производить мониторинг газов, выбрасываемых в атмосферу. Производители детекторов дыма могут использовать чип Intel для улучшения возможностей их товаров.
Также система может улучшить медицинскую диагностику. В будущем она научится обнаруживать запахи болезней у пациентов, как это могут делать собаки.
Как работает нейроморфный вычислительный чип
Например, когда человек берет какой-то цветок и вдыхает его запах, молекулы растения стимулируют нервы в носу, отвечающие за обоняние. Эти нервы затем посылают сигналы в мозг, где электрические импульсы создают ощущение запаха. Алгоритм чипа Loihi использует аналогичный метод.
«Мои друзья в университете изучают биологическую обонятельную систему у животных и измеряют электрическую активность в их мозге, когда они используют обоняние», — говорит Набиль Имам, старший научный сотрудник нейроморфной вычислительной группы Intel Labs. «На основе этих принципиальных схем и электрических импульсов мы вывели набор алгоритмов и сконфигурировали их на нейроморфном кремнии, в частности, на нашем тестовом чипе Loihi».
Чтобы научить систему обонянию, исследователи обучили ее на основе конкретных данных. Они содержали образцы реакций 72 химических сенсоров (датчиков) на запахи опасных химических веществ, включая ацетон, аммиак и метан. Эти образцы были переданы чипу. Кремниевые схемы процессора имитировали метод обработки запахов мозгом, чтобы изучить нейронное представление каждого аромата.
Метод позволял идентифицировать запахи даже при сильном фоновом воздействии. Исследовательская группа утверждает, что точность распознавания их системы превосходит другие современные методы обнаружения. Другие подобные технологии требуют в 3000 раз больше обучающих образцов.
«Понимание того, как нейронные схемы мозга решают эти сложные задачи, предоставит важную информацию для разработки эффективного и устойчивого искусственного интеллекта», — говорит Имам.