ニューロコンピューター。発明と生産の歴史

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ニューロコンピューター。発明と生産の歴史

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ニューロコンピューターは、自然な神経システムの動作原理に基づいて情報を処理するデバイスです。これらの原則は形式化され、人工ニューラルネットワークの理論について話すことが可能になりました。ニューロコンピュータの問題は、実際の物理デバイスの構築にあります。これにより、通常のコンピュータ上で人工ニューラルネットワークをシミュレートできるだけでなく、次のように言えるようにコンピュータの動作原理を変えることが可能になります。これらは人工ニューラルネットワークの理論に従って機能します。

ニューロサイバネティクス、ニューロインフォマティクス、ニューロコンピューターという用語は、80 世紀の 1948 年代半ばに最近科学的に使用され始めました。しかし、電子脳と生物学的脳は、コンピューティングの歴史を通じて常に比較されてきました。 N. ウィーナーの有名な著書『サイバネティクス』（XNUMX 年）には、「動物と機械の制御とコミュニケーション」という副題が付いています。

最初のニューロコンピューターはローゼンブラットのパーセプトロン、Mark-1 (1958 年) と Tobermory (1961-1967 年)、およびデルタ則 (ウィドローの公式) に基づいて Widrow と Hoff (1960 年) によって開発された Adaline でした。現在、Adaline (Widrow 公式を使用した適応加算器学習) は、多くの信号処理および通信システムの標準要素です。最初のニューロコンピューターの同じ列には、M.M. ボンガードの指導の下で 1961 年に開発された「Cora」プログラムがあります。

ニューロコンピューター
F. Rosenblatt とコンピューター「Mark-1」

システムユニットに配置されたコンピューターの多数の要素（デバイス）は、XNUMXつの主要なグループにのみ分類できます。これらは、中央処理装置、メモリ、バス、電源、および多数のアナログ - デジタル変換器およびデジタル - アナログ変換器 (ADC および DAC) です。

プロセッサは、高速 (ランダム) メモリの要素に直接接続されます。ランダムアクセスメモリ (RAM) またはランダムアクセスメモリとも呼ばれます。コンピュータの電源をオフにすると、データは消去され、その中のすべてのデータが失われます。

コンピュータの電源を切っても、データは不揮発性メモリに保持されます。ほとんどの場合、RAM よりも容量が大きくなりますが、それほど高速ではありません。これらは、ハード、フロッピー、光ディスク、磁気テープなどです。データは、システムユニットのデバイス間でバスを介して転送されます。

ADC と DAC は、情報をアナログ形式からデジタル形式に変換します。つまり、数値のセット (通常はバイナリ) に、またはその逆に変換します。 ADC と DAC はコントローラーと呼ばれます。つまり、それはコンピューターですが、インストールされているユニバーサルではなく、特殊なコンピューターです。

プログラムは、コンピューターの電源を入れたときに実行されるマイクロ回路に「はんだ付け」され、いわばそれを活性化し、ワイヤーで接続された多くの部分を単一の全体に変えます-使用可能なユニバーサル情報コンバーターにします。

マイクロプロセッサ技術はすでに根本的な限界に近づいています。ゴードン・ムーアの予測法則によれば、マイクロ回路内のトランジスタの密度は毎年2010倍になります。驚いたことに、過去2020年間、それは実行されてきました。ただし、この法則に従い、XNUMX年からXNUMX年までに、トランジスタのサイズをXNUMXつまたはXNUMXつの原子に縮小する必要があります。多くの代替案が検討されています。

コンピューターの処理能力を飛躍的に向上させることができる技術には、分子技術または原子技術が含まれます。 DNAおよびその他の生体物質; 三次元技術; 電子の代わりに光子に基づく技術、そして最後に素粒子を使用する量子技術。

XNUMX 世紀には、コンピューティングテクノロジは、通信や機械工学だけでなく、生物学的プロセスとも融合し、人工インプラント、インテリジェント組織、インテリジェントマシン、「ライブ」コンピューター、ヒューマンマシンの作成などの機会が開かれます。ハイブリッド。

今日、マイクロエレクトロニクスで最も有望な分野の XNUMX つはニューロコンピューターです。それらのデバイス、つまりアーキテクチャは、従来のコンピューターとは異なります。超小型回路の構造は、人間の脳のニューラルネットワークに似ています。これが名前の由来です。

したがって、ニューロコンピューターの機能。彼は学習能力があり、つまり、従来のコンピューターではできないタスクに対処できるということです。彼の主な切り札は、明確なアルゴリズムを使用せずに問題を解決すること、または大量の情報の流れで問題を解決することです。そのため、ニューロコンピューターは現在、金融取引ですでに使用されており、為替レートや株式の変動を予測するのに役立ちます。軍が脇に立っていなかったことは明らかです。ニューロコンピューターは、画像を認識して、特定のルートに沿ったミサイルの飛行を修正します。

ニューロコンピュータは本質的に、情報処理のニューラルネットワーク方法の分野における研究開発の新たな波の旗印となり、「ニューロサイバネティクス」という用語にほぼ完全に取って代わりました。人工知能 (AI) システムの開発に関する初期の研究に関連した期待は、自然にニューロコンピューターに移りました。ニューロコンピューターは、「人工脳」、つまり人間の脳と同様に構築され機能する知的システムのプロトタイプとして広く理解されました。接頭辞「ニューロ」は、このようなシステムと従来のコンピューターとの違い、およびその機能が脳に近いことを強調しました。

インタラクションシステムニューロコンピューターの調整 - PC

実際の状況により、「ニューロコンピューター」という用語の理解は、すぐに人工ニューラルネットワークと同一視されるように狭められました。現代のほとんどの研究では、この用語 (または「ニューロコンピューティング」という用語) は、さまざまなレベルの要素、構造、相互作用、および機能のモデル化に基づいて AI システムを構築するアプローチの枠組み内の作業範囲全体を指すために使用されています。神経系。現代の理解では、ニューロコンピューターは、ニューラルネットワークの動作をシミュレートする、特殊なソフトウェアまたはハードウェアで実装されたコンピューティングデバイスです。

ソ連初のハードウェアニューロコンピュータは 1988 年から 1989 年に開発されました。アンサンブル確率的ニューラルネットワークのイデオロギーに基づいています。この作業は技術科学博士の指導の下で行われました。 E.M.クスル、その時までにニコライ・ミハイロヴィッチはすでに部門を移していました。ニューロコンピュータの最初のプロトタイプ (1989 年) は国産の要素ベースで作成され、パーソナルコンピュータに付属していました。その後のモックアップでは、より高度な要素ベースが使用されました。 1992 年に日本のワコム社と共同でニューロコンピュータの最新バージョンが開発され、パターン認識の問題について実験的にテストされました。

ニューロコンピューター
プロトタイプニューロコンピュータ

同部門のその後の仕事は、ニューラルネットワーク情報技術の開発に関連するものでした。効果的なニューラルネットワーク分類器が作成され、テクスチャ認識、音声識別、手書き文字の認識、一緒に書かれた単語などのタスクに使用されました。この研究の応用的な性質にもかかわらず、同省は、N.M. アモソフによって教え込まれた人工知能の問題に対する世界的なアプローチ、つまり問題を全体的に見て次の「ブレークスルー」に向けて経験を蓄積する能力を維持しました。

著者：Musskiy S.A.

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