Группа ученых из Китая представила разработку специализированного чипа памяти. Устройство, выполненное по 40-нанометровому техпроцессу, предназначено для моделирования структуры коры головного мозга в режиме, близком к реальному времени.
В основе работы чипа лежит интеграция искусственной нейронной сети непосредственно в аппаратную архитектуру. По данным авторов проекта, это позволяет реконструировать сложную складчатую поверхность мозга менее чем за 0,5 секунды. Основным элементом стал принцип «вычислений в памяти»: хранение и обработка данных происходят в одном массиве, что исключает задержки, связанные с передачей информации между отдельными блоками, как в традиционных системах.
Согласно заявленным характеристикам, новый чип демонстрирует значительный прирост скорости по сравнению с эталонными графическими ускорителями Nvidia A100 — от 50 до 478 раз в зависимости от типа задач. Такой скачок производительности стал возможен благодаря нестандартному подходу к использованию свойств мемристоров с фазовым переходом. Вместо того чтобы компенсировать так называемый «дрейф проводимости», который обычно считается побочным эффектом, разработчики применили это физическое явление для выполнения нейродинамических вычислений, что позволило снизить энергопотребление и ускорить обработку.
Традиционное оборудование часто испытывает трудности с обработкой больших массивов данных, необходимых для построения точных моделей сильно изогнутой поверхности мозга. Внедрение более быстрых алгоритмов может сделать передовые методы моделирования доступнее в клинической практике, где время получения результата критически важно для диагностики и планирования лечения.
По словам руководителя проекта, технология создает аппаратную основу для ряда приложений — от интраоперационной навигации и раннего выявления нейродегенеративных изменений до разработки интерфейсов «мозг-компьютер». В перспективе исследователи допускают возможность создания персонализированных цифровых моделей мозга.