​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

  • 06/08/2019

    Томские ученые изучают новые методы исследования шизофрении

    ​Лаборатория молекулярной генетики и биохимии НИИ психического здоровья Томского НИМЦ занимается молекулярно-биологическими и генетическими исследованиями шизофрении. «Это современное направление, в котором мы исследуем генетические особенности, предположительно связанные с различными клиническими проявлениями при шизофрении», — говорит научный сотрудник лаборатории, руководитель проекта РФФИ Анастасия Бойко.
    117
  • 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
  • 13/05/2016

    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
  • 25/04/2019

    В России появятся генетические паспорта

    ​В марте Владимир Путин подписал указ № 97 о генетической паспортизации и составлении генетического профиля населения. Это повысит химическую и биологическую безопасность государства. В Международный день ДНК РИА Новости вместе с экспертами рассказывает, что такое генетический паспорт и какая информация в нем записана.
    444
  • 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
  • 16/11/2016

    Ученые ИЦиГ СО РАН научились замораживать эмбрионы кошачьих

    ​Учёные ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН получили in vitro гибридный эмбрион домашней кошки и дальневосточного лесного кота, а также научились успешно замораживать эмбрионы кошачьих. В перспективе эти работы должны способствовать сохранению исчезающих диких видов.
    1742
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    1532
  • 06/08/2019

    Метод выявления опасного заболевания глаз с помощью искусственного интеллекта открыли российские ученые

    ​Ученые Центра информационных технологий в проектировании РАН выявили новые признаки кератоконуса - офтальмологической "болезни молодых", способной привести к слепоте, и создали систему ее ранней диагностики на основе методов искусственного интеллекта (ИИ).
    159
  • 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