Počítače už „skoro“ můžou slintat nad zvonečekem jako Pavlovovi psi

TLDR verze: Čínská práce vyvinula návrh memristorového čipu, který disponuje stejnou zpožděnou asociativní pamětí jako lidí nebo zvířata. Zatím jde ale fakt jen o návrh. Studie tu.

O psech a lidech

Od vytvoření skutečné, široké umělé inteligence si lidé slibují hodně. Třeba že nám mašina odpovídá i na tajemství vesmíru! Ale reálně před tím bude třeba vyřešit ještě myriády problémů. Jedním z nich je o asociativní paměť, kterou znáte skrze slavné Pavlovovy experimenty s hafany. Během nic Pavlovátor přivolával psíky k párečkům (představujme si gurmánštější verzi) zvonečkem, čímž jim vytvořil v mysli spojení zvukového stimulu se stimulem chuťovým.

Psi tak nakonec začali slintat už poté, co uslyšeli zvonek samotný – což nám naznačuje leccos o fungování asociativní paměti. A zasluhuje si, aby po Pavlovovi byla, nevím, třeba pojmenována zastávka metra.

V poslední době jsou stran asociativní paměti však stále častěji skloňovány docela jiné bytosti než psi. Zdá se totiž, že by na mustru někdejších Pavlovových objevů mohla běžet nová odrůda strojového učení a umělých inteligencí! Je tomu vlastně jenom něco přes týden, co jsem naposledy psal o „umělých neuronech“ a zmínil, že by mohlo být zajímavé využívat memristory pro hardwarovou stránku návrhu umělé inteligence.

A zdá se, že moje články čte i čínský vědátor Ťün-wej Sun z univerzity v Čeng-čou! Ten se totiž rozhodl se svým týmem navrhnout neuronovou síť postavenou právě na memristorech využívajících asociativní paměti. Jeho odborný článek byl tedy sice přijat k publikaci asi dva týdny před tím, než jsem svůj článeček o „umělých neuronech“ tady na Vědátorovi vydal já, ale tím si nebudu kazit teorii…

Sun není první, koho napadlo podpořit neuronové sítě hardwarovým řešením, a nejspíše ani nebude posledním. Jeho vědátorům se ale podařilo vytvořit návrh spočívající na novátorské struktury – kombinace synaptického modulu, kontroly voltáže/průchodnosti a nakonec časové prodlevy. Díky ní může systém vytvářet asociace stejně jako u Pavlovova experimentu. Jinými slovy se po čase naučí, že zvonek znamená svačinku! Jde o objev tak maniakální, jako kdyby s ním přišel profesor Farnsworth!

Paměť znamená i zapomínání

S asociativní pamětí si hrály i dřívější pokusy s memristory. Ty však fungovaly jenom, pokud byly oba stimuly (párečky i zvoneček) ukázány najednou. Sunova metoda namísto toho dovoluje, aby si systém povšiml druhého stimulu (zvonečku) až nějaký čas uvedení stimulu prvního (párečků). To potenciálně dovoluje hypotetickému strojovému učení efektivnější učení, ale i případné pomalé zapomínání méně důležitých stimulů pro celkové učení.

Píšu „hypotetickému“, protože Sunova práce přišla toliko s designem takového memristoru a jeho potenciálním vlivem. Výsledky byly ověřeny simulací. Nelze tedy impakt práce ani nafukovat jako pouťový balón.

Jde však o další koncepční krůček kupředu vstříc čipům (počítačům, umělým inteligencím…), které budou možná schopné jít mnohem lépe na ruku strojovému učení. Strojové učení včetně Pavlovovské paměti můžeme sice nasimulovat, vlastně stejně jako tak učinil i Sun v téhle studii, to však stojí daleko více výpočetní kapacity.

Schéma designu asociativní paměti z čínské práce, stroj: Sun et al.

Pokud bychom ale vytvořili separátní čipy složené z memristorů, mohly by umělé inteligence přejít ze superpočítačů do počítačů kapesních. Alespoň nějaké primitivnější, určené pro specifické aplikace. A chytřejší by se pak samozřejmě staly i dedikované memristorové superpočítače! Nemluvě o tom, že by se mohla usnadnit i údržba takových mašin. Třeba protože by nepotřebovaly tak často přeinstalovat, ale skrze zapomínání méně užitečných kravin by se „defragmentovaly“ postupně samy.

Ostatně, podobný zapomínací čip vznikl na bázi neuromorfního hardwaru u jiného týmu pár týdnů nazpět. Reálně se sice memristorů můžeme dočkat klidně za dekády, ale výzkum na tomto poli stále běží.


Doufám, že vám teď kontextová reklama prodává nějaké chipsy. 

42?

Nabízí se samozřejmě i možnost, že podobné budoucí počítače budou trpět na problémy nové, které známé i z biologických pamětí. Nějaký druh neurodegenerativních poruch anebo (jednou) časem třeba i psychologických problémů by tak časem mohl znamenat, že sice vás počítač ušetří za ajťáka, ale totéž vás bude (možná) stát kyberpsycholog.

Možná se tak blížíme mému oblíbenému hypotetickému scénáři, kdy rozjedeme skutečnou, širokou umělou inteligenci, aby nám odpověděla na otázky o povaze života, vesmíru a vůbec. Ale ona umělá inteligence bude po své aktivaci stran těchto otázek tápat nemlich stejně jako lidé, jenom bude tápat rychleji!

[LL]

Krom memristorů můžou budoucnost počítačů přinést i CNT čipy:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.

A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!

Diskuze