​Исследовательская группа Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработала биоморфную (подражающую природе) модель нейрона и сформулировала концептуальные принципы построения нейронной сети на ее основе. Результаты исследования опубликованы в "Neural Computing and Applications".

Разработанная модель нейрона имеет сходства с биологической не только в структурном отношении, но и функциональном. Она состоит из трех отдельных функциональных частей – дендритов, сомы и аксона и позволяет реализовывать любые соединения между ними, что придает большую гибкость архитектуре нейросети.

Известно, что для возбуждения нейрона требуется электрический потенциал выше определенного порога. В предложенной модели исследователи учитывали не форму поступающего электрического импульса, а среднюю частоту следования электрических импульсов. По мнению ученых ТюмГУ, такой алгоритм прохождения сигналов дает возможность увеличить шаг по времени, и, как следствие, увеличить скорость расчета нейросети.

Ранее тюменские исследователи сообщили, что в основе функционирования биоморфного нейропроцессора лежат мемристоры. Они выполняют роль синапсов (область контакта между двумя нейронами). Использование мемристоров на основе разработанной модели позволяет построить сверхбольшую биоморфную нейросеть, которая имитирует работу кортикальной колонки мозга на автономном аппаратном средстве (биоморфном нейропроцессоре).

Особое внимание к кортикальной колонке неслучайно: эта структура считается элементарным модулем в системе обработки информации мозгом. По мнению исследователей, с помощью множества искусственных кортикоморфных колонок можно создать модель неокортекса головного мозга, которая не будет требовать больших вычислительных мощностей. Большая часть программных расчетов будет сделана с помощью специализированного электронного устройства.

"Увеличение быстродействия и энергоэффективности расчетов биоморфной нейросети по сравнению с существующими сегодня вычислительными средствами возможно за счет применения смешанных аналогово-цифровых вычислений, в том числе с помощью мемристоров, интегрированных в наноразмерные кроссбары", — рассказал руководитель исследовательской группы, доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной и технической физики ТюмГУ Сергей Удовиченко.

Для проверки работоспособности биоморфной модели нейрона исследователи построили тестовую нейросеть путем последовательной сборки из функциональных блоков и начального задания связей на основе экспериментальных данных нейрофизиологии.
В настоящее время при поддержке гранта РФФИ проводятся научные исследования по реализации ассоциативного самообучения и генерации новой ассоциации в аппаратной нейросети с запоминающей матрицей на основе комбинированного мемристорно-диодного кроссбара в качестве массива синапсов.

Источники

Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга - новости на сегодня 11.09.2019
News2world.net, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
3news.ru, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Margust (gazeta-margust.ru), 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Profi-news.ru, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
РИА Новости, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Новости@Rambler.ru, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Новости РУ (новости-ру.рф), 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Azerbaycan 24 (azerbaycan24.com/ru), 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Vzglyad.az, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Mirtesen.sputnik.ru, 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Forbes Kazakhstan (forbes.kz), 11/09/2019
Ученые разработали биоморфную модель нейрона для имитации работы мозга
Российский фонд фундаментальных исследований (rfbr.ru), 12/09/2019

Похожие новости

  • 13/05/2016

    Разработки томских ученых помогут агрономам Сибири повысить урожай

    ​Почвоведы БИ ТГУ проведут научные изыскания, цель которых - определение маркеров для диагностики солодей - почв с пониженным плодородием. Новые данные помогут агрономам в правильном освоении пахотных земель и выборе оптимальных способов для их обработки.
    2233
  • 03/06/2016

    Экспедиция ТюмГУ продолжает исследования в томской тайге

    ​Исследователи Тюменского государственного университета - акарологи и энтомологи - продолжают обследование хвойных лесов Сибири на предмет поражения деревьев опасными вредителями - жуками-короедами.  Из последних особую опасность представляет уссурийский полиграф, широко распространившийся в Сибири и Европейской части России и приведший к масштабной гибели ценнейших деревьев - пихт.
    1764
  • 13/01/2017

    Лабораторные работы: ученые и инновации

    ​Ученые факультета наук о материалах и химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова совместно с научной группой под руководством Михаэля Гретцеля (EPFL, Швейцария) определили причину, по которой органо-неорганические перовскиты формируются в виде нанонитей.
    2345
  • 05/09/2017

    Исследователи «научат» макрофаги подавлять прогрессию опухоли

    ​Ученые ТГУ и Томского НИМЦ в кооперации с коллегами из Гейдельбергского университета и Латвийского биомедицинского исследовательского центра разрабатывают принципиально новый подход к лечению онкологических заболеваний.
    1028
  • 05/05/2017

    Тюменские ученые разрабатывают матрицу для процессора, работающего по принципу мозга человека

    ​Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разрабатывают матрицу, которая в дальнейшем может стать основой для построения нейроморфного процессора, работающего по принципу человеческого мозга.
    841
  • 04/12/2018

    Исследователи СФУ работают над созданием уникальных систем биотестирования

    Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) работают над созданием уникальных биотестов для проведения экологического мониторинга и токсикологического анализа состояния почвы, воды, воздуха и продуктов питания.
    906
  • 08/02/2019

    Будущее российской науки: новые материалы, лекарство от рака и археология Приморья

    ​Светящиеся раковые клетки, древние жители Приморья и прозрачная керамика — в честь Дня российской науки Тайга.инфо попросила молодых ученых Дальневосточного федерального университета рассказать о своих исследованиях и о том, почему им стала интересна научная сфера.
    342
  • 28/08/2017

    Ученые ТУСУРа получили два патента на оригинальные изобретения

    ​Сотрудники научно-исследовательской лаборатории "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа разработали оригинальные конструкции климатической экранированной камеры и стола для биологических исследований.
    1041
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    1207
  • 26/02/2019

    Томские ученые предлагают бороться с близорукостью с помощью ультрафиолета

    ​Томские ученые совместно с коллегами из Саратова нашли новый способ коррекции зрения. Речь о близорукости, бороться с которой поможет ультрафиолет. Способ щадящий и безопасный для пациента. На базе лаборатории биофотоники ТГУ коллективом ученых из двух вузов были проведены фундаментальные исследования при поддержке гранта РФФИ.
    435