AI zoufale potřebuje hardwarovou revoluci a řešení může být ve vaší hlavě
Budoucnost hardwaru AI může spočívat ve vývoji mozkových buněk jako výpočetních strojů, protože nabízejí významné výhody ve spotřebě energie a rychlosti zpracování.
Zdá se, že všechny známky ukazují, že jsme oficiálně přešli z éry internetu do éry AI. Pokud internet definoval nový svět transformace v tom, jak budeme konzumovat, prodávat, bavit se a ještě dál, AI je nyní připravena zavést další velký skok v naší kolektivní lidské činnosti.
Odborníci tvrdí, že bleskurychlé výpočty umělé inteligence přinesou vám i mně nesrovnatelné nové zisky v produktivitě a inovacích, jaké jsme ještě nikdy neviděli.
Budeme schopni odhalit rakovinné nádory rychlostí blesku, rozluštit genetický kód nemocí, navrhnout nové léky, přijít na bezuhlíkové zdroje energie, odstranit dřinu a kdo ví co ještě.
Až na to, že je tu pár ne zrovna drobných úlovků.
První z nich je, že Moorův zákon - navržený legendárním spoluzakladatelem Intelu Gordonem Mooreem, který řekl, že hustota čipů se každých 18 měsíců zhruba zdvojnásobí - brzy narazí na zeď, pokud se tak již nestalo. (Je stále obtížnější zmenšit čip více, než již máme).
"Za 15 let od roku 1986 do roku 2001 se výkon procesoru zvyšoval v průměru o 52 procent ročně, ale do roku 2018 se to zpomalilo na pouhých 3,5 procenta ročně - prakticky stagnace,“ říká Klaus Æ. Mogensen v časopise Farsight.
Druhý problém je vážnější. Umělé neuronové sítě (ANN), které zpracovávají obrovské množství skutečných datových sad (velká data) pomocí křemíkových počítačových čipů, jsou velkolepými žrouty energie a vody.
Trénink ANN na současném hardwaru produkuje kolosální množství tepla, které vyžaduje stejně masivní množství chlazení, které v době akutní klimatické krize prostě není chladné.
Podle nedávných odhadů za pouhé tři roky modely AI a jejich čipy nakonec pohltí tolik elektřiny jako nizozemská vláda.
Pokud to není dost špatné, rýsuje se technická výzva, kdy rychlost síťového zpracování narazí na zeď kvůli fyzickému oddělení dat od procesorů, což je problém běžně označovaný jako „von Neumannovo úzké hrdlo“.
Jinými slovy, co AI zoufale potřebuje, je epická hardwarová revoluce AI. Skupina vědců na to náhodou přišla.
Bez rozmyslu
Jde o důmyslné řešení, které nevyužívá fabule ani superpočítače, ale nejvýkonnější orgán známý všem žijícím druhům - lidský mozek.
Spojení lidského mozku se stroji - přezdívaný biopočítač - může znít bizarně, ale stává se stále populárnějším lékem na omezení stávající technologie.
Zvažte rozdíly mezi těmito dvěma: Neuronové sítě spotřebují miliony wattů energie denně, aby fungovaly. Naproti tomu lidský mozek potřebuje pouze 20 wattů.
Energetická účinnost je jen jedním ze zázraků lidského mozku. Je tu ještě jeden důvod, proč jsou umělé neuronové sítě navrženy tak, aby je opičili.
Nadpozemský design varhan je nesrovnatelný ve své složité struktuře, která jim umožňuje dělat věci, o kterých si stroje mohou nechat jen zdát (samozřejmě v simulacích navržených mozkem).
Naprostou síťovou kapacitu lidského mozku je těžké odhadnout - téměř 100 miliard neuronů (každý je propojen s asi 10 000 dalšími) a kvadrilion synapsí (kde se spojují neurony), všechny fungují nepřetržitě tak, že na každý z nich spouští chemické nebo elektrické náboje. jiným způsobem volání a odpovědi.
Tento neuvěřitelný poměr výpočetního výkonu k spotřebě energie je něco, co chce využít Feng Guo, docent inženýrství inteligentních systémů na Indiana University Luddy School of Informatics, Computing and Engineering. (Multitalentovaný Guo také obdržel 3,8 milionu dolarů ve federálních grantech na vývoj průlomového nositelného zařízení pro detekci a léčbu předávkování opioidy v reálném čase.)
Díky architektuře hybridního výpočetního systému, který spojuje elektronický hardware s „organoidy“ lidského mozku, dr. Guo a jemu podobní závodí ve výrobě zcela nové generace počítačů, které snadno předčí současné stroje v rychlosti zpracování a spotřebě energie.
To je příslib nového oboru biopočítačů, který jde tam, kam se dosud žádný stroj nedostal, zejména ve své schopnosti splynout s lidskými orgány za účelem pokroku v oborech, jako je medicína.
Dr. Guo a jeho kolegové se rozhodli pěstovat různé kultury mozkových buněk (kromě jiných neuronů a kmenových buněk v raném stádiu a zralých neuronů a kmenových buněk) a namontovat je na multielektrodové pole, načež je elektricky stimulovali.
Mozek je jedinečný v tom, že mu elektrické náboje umožňují měnit jeho nervová spojení a skutečně se samoučit - něco, čemu se říká synaptická plasticita.
To je způsob, jakým jsou lidé schopni používat techniky tréninku mozku, aby se zbavili špatných návyků nebo přeměnili negativní myšlenky na pozitivní, čímž dramaticky změní své duševní složení.
Guo a jeho kolegové chtěli zjistit, čeho všeho by jejich primitivní organoid mohl být schopen, a proto jej testovali tak, že nejprve převedli 240 zvukových klipů osmi lidí vyslovujících japonské samohlásky na zvukové signály. Byly přeloženy dekodérem AI a poté zavedeny do organoidu, aby dávaly smysl.
Výsledky byly zarážející. Organoid úspěšně dekódoval signály do správné kategorie samohlásek se 78% přesností - nižší než dnešní průměrná AI neuronová síť, ale ta, která využívala nepatrné množství energie a mizivé školení.
"Prostřednictvím tréninku elektrické stimulace jsme byli schopni rozlišit samohlásky jednotlivce od skupiny reproduktorů," řekl Guo. "Tréninkem jsme spustili učení hybridních počítačových systémů bez dozoru."
To byl možná nejdůležitější objev organoidu -- prokázaná schopnost samoučení se směrem k vyšší přesnosti. Byl dokonce schopen provádět složité, nelineární matematické rovnice.
To by se pak mohlo stát základním pilířem budoucího zpracování AI - schopnost biopočítače vybaveného nejchytřejšími mozky na Zemi zpracovávat, učit se a pamatovat si věci vše v jednom prostoru oproti odděleným procesorovým a paměťovým oddílům v dnešních strojích. .
Jedním tahem může organoid eliminovat teplo, ukončit omezení Moorova zákona, bez námahy se samoučit a skoncovat s bifurkací paměťových procesorů u dnešních počítačů.
Šedá hmota
Není to ale tak černobílé, tvrdí odborníci v této oblasti.
Než se tedy pustíme do vlastního sklízení vlastních mozkových buněk, abychom mohli začít stavět stroje další úrovně, stojí za to vyslechnout obavy vědců, jako je Lena Smirnova, odborná asistentka veřejného zdraví na Johns Hopkins Univerzita.
Jeden hlavní problém obklopuje neuroetické obavy, vezmeme-li v úvahu, že v práci pracují živé mozkové buňky.
Smirnova - spolu se svými kolegy Brianem Caffem a Erikem C. Johnsonem - také říká, že Guoův Brainoware ještě neprokázal schopnost dlouhodobě uchovávat informace a používat je k výpočtu věcí. Udělat to, a zároveň udržet mozkové buňky zdravé, je hlavní výzvou v této oblasti, říká.
Jinými slovy, může být nejlepší odložit stříkání šampaňského, dokud se tyto obavy nevyřeší.
To znamená, že vědci uvítali experiment jako průlomový, "pravděpodobně vytvoří základní poznatky o mechanismech učení, neurálního vývoje a kognitivních důsledcích neurodegenerativních onemocnění."