Ученые рассказали, как мозг обходит суперкомпьютеры, не потребляя энергии

Современные суперкомпьютеры удивляют своей вычислительной мощью, но требуют мегаватты электроэнергии для триллионных операций. Тем временем, человеческий мозг, потребляя всего 20 ватт — меньше, чем старая лампочка, выполняет эквивалент эксафлопса, что соответствует миллиардному миллиарду операций в секунду, констатируют учёные.

По сравнению с суперкомпьютером Oak Ridge Frontier, которому для аналогичной задачи требуется 20 мегаватт, мозг выглядит почти сверхэффективным. Для работы машины день необходимы сотни тонн топлива и миллионы литров газа или нефти, а мозг обходится энергией нескольких бананов и оставляет после себя только мысли.

Эффективность мозга объясняется его уникальной архитектурой. Профессор Ликун Лоотмечает, что компьютеры обрабатывают информацию последовательно: шаг за шагом анализируют объекты и лишь затем выдают команду. В мозге же задействованы миллионы параллельных цепей: визуальная информация о скорости и направлении объекта обрабатывается одновременно, а двигательная кора мгновенно отправляет команды мышцам, обеспечивая синхронное реагирование за миллисекунды.

Нейросети искусственного интеллекта, даже самые сложные, принципиально отличаются. По словам Суин И, современные модели ИИ используют метод обратного распространения ошибки, который биологически не соответствует работе мозга. В нейронах нет аналогичного механизма, и полный потенциал мозга раскрывается выборочно: активируются разные полушария в зависимости от задачи, что позволяет экономить ресурсы.

Учёные пытаются перенести принципы работы мозга на компьютерные системы. Команда Университет Сурреяэкспериментирует с топографическим разреженным картированием: нейроны соединяются только с ближайшими, а лишние связи удаляются. Такой подход снижает энергопотребление и приближает работу машин к интуитивной обработке информации, свойственной мозгу.

Как подчеркивает Адвайт Мадхаван из Национальный институт стандартов и технологий (NIST), будущее вычислительной техники зависит от понимания биологических принципов мозга. Следующее поколение компьютеров будет не просто мощнее, но и энергоэффективнее, экологичнее и способно работать с неполными или размытыми данными так же естественно, как это делает человек.

Читайте также: