IBM ma obsesję na punkcie ludzkiego mózgu. Może to nie do końca obsesja, ale eksperci Błękitnego Giganta wierzą (od dawna, trzeba to przyznać), że przyszłość informatyki leży w jego budowie, strukturze i funkcjonowaniu. W ten sposób dochodzimy do nowego ogłoszenia o stworzeniu „sztucznych neuronów” opartych na technologii zmiany fazy. Najlepsze jest to, że tego typu neurony mogą osiągnąć skalę podobną do tej w obecnych procesorach, bez wpływu na ich działanie.
Czym są sztuczne neurony?
Sztuczne neurony to urządzenia, które zachowują się bardzo podobnie do prawdziwych neuronów. Można by dyskutować o różnicach, dopóki Słońce nie zgaśnie, ale najważniejsze jest, że te sztuczne neurony – 500, żeby być precyzyjnym – działają zgodnie z obliczeniami. Prace IBM Research nie ograniczają się do naśladowania działania neuronu, ale starają się też odtworzyć jego ogólną strukturę. Widzimy więc elementy odpowiadające dendrytom, aksonom, jądrom, błonom i somom. Przełom IBM Research dotyczy błony. W biologicznym neuronie błona to „dwulipidowa błona” – złożona z dwóch warstw cząsteczek lipidów. W uproszczeniu błona działa jak opór i kondensator. Na początku opiera się przewodnictwu, ale po przekroczeniu pewnego limitu przepuszcza prąd do innych neuronów.
Technologia zmiany fazy
W sztucznych neuronach IBM neurony są zastępowane małym blokiem germanu, antymonu i telluru (GeSbTe), który wykazuje właściwości zmiany fazy. Dzięki temu może łatwo przechodzić z fazy amorficznej (opór) do fazy krystalicznej (przewodnictwo) pod wpływem odrobiny ciepła. Po krótkim „okresie odpoczynku” błona GeSbTe zmienia się ponownie z krystalicznej na amorficzną, gotowa do powtórzenia procesu. Kolejnym bardzo interesującym aspektem sztucznych neuronów IBM jest ich zachowanie „stochastyczne”, czyli wyniki zawsze niosą ze sobą odrobinę losowości, tak jak w przypadku prawdziwych neuronów. Wynika to z niewielkich różnic między fazami amorficznymi w każdym cyklu, które z kolei wpływają na kolejne fazy krystaliczne.
Skala i przyszłość
A teraz najważniejsze: zmiana fazy może być powtarzana przez miliardy cykli (w naszym rozumieniu), a IBM mówi o teoretycznej produkcji w skali 14 nanometrów. Co to oznacza? Równoległość, być może taką, jakiej jeszcze nie widzieliśmy. Możliwość umieszczenia miliardów sztucznych neuronów na pojedynczym układzie jest o krok bliżej… ale oprogramowanie nie może zasnąć. W końcu będziemy potrzebować kodu, który będzie w stanie wykorzystać tego rodzaju sprzęt.
