ადამიანის ტვინის სტრუქტურის მიბაძვით შექმნილი კომპიუტერები მოულოდნელ სიძლიერეს ავლენენ. მათ შეუძლიათ გადაჭრან რთული მათემატიკური განტოლებები, რომლებიც საფუძვლად უდევს უმნიშვნელოვანეს მეცნიერულ და საინჟინრო პრობლემებს. ჟურნალ Nature Machine Intelligence-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში, სანდიას ეროვნული ლაბორატორიების გამოთვლითმა ნეირომეცნიერებმა, ბრედ თეილმანმა და ბრედ აიმონმა, წარმოადგინეს ახალი ალგორითმი, რომელიც ნეირომორფულ აპარატურას კერძო წარმოებულების დიფერენციალური განტოლებების, ანუ კწდგ-ების, ამოხსნის საშუალებას აძლევს – ეს არის მათემატიკური საფუძველი ისეთი მოვლენების მოდელირებისთვის, როგორიცაა სითხის დინამიკა, ელექტრომაგნიტური ველები და სტრუქტურული მექანიკა. შედეგები აჩვენებს, რომ ნეირომორფულ სისტემებს შეუძლიათ ამ განტოლებების ეფექტურად დამუშავება. ეს მიღწევა ხელს შეუწყობს პირველი ნეირომორფული სუპერკომპიუტერის შექმნას, რაც ახალ გზას გაუხსნის ენერგოეფექტურ გამოთვლებს ეროვნული უსაფრთხოებისა და სხვა კრიტიკული პროგრამებისთვის. კვლევა დაფინანსდა ენერგეტიკის დეპარტამენტის მეცნიერების ოფისის მიერ მოწინავე სამეცნიერო გამოთვლითი კვლევისა და ფუნდამენტური ენერგეტიკული მეცნიერებების პროგრამების ფარგლებში, ასევე ბირთვული უსაფრთხოების ეროვნული ადმინისტრაციის მოწინავე სიმულაციისა და გამოთვლების პროგრამის მეშვეობით. **კერძო წარმოებულების დიფერენციალური განტოლებების ამოხსნა ტვინის მსგავსი აპარატურის გამოყენებით** კერძო წარმოებულების დიფერენციალური განტოლებები აუცილებელია რეალური სამყაროს სისტემების სიმულაციისთვის. ისინი გამოიყენება ამინდის პროგნოზირებისთვის, მასალების სტრესზე რეაგირების ანალიზისთვის და რთული ფიზიკური პროცესების მოდელირებისთვის. ტრადიციულად, კწდგ-ების ამოსახსნელად უზარმაზარი გამოთვლითი სიმძლავრეა საჭირო. ნეირომორფული კომპიუტერები პრობლემას სხვანაირად უდგებიან: ისინი ინფორმაციას ისე ამუშავებენ, როგორც ტვინი ფუნქციონირებს. „ჩვენ ახლა ვიწყებთ ისეთი გამოთვლითი სისტემების შექმნას, რომლებსაც ინტელექტუალური ქცევის მსგავსი თვისებები გააჩნიათ. მაგრამ ისინი სულაც არ ჰგვანან ტვინს და მათ მიერ მოთხოვნილი რესურსების რაოდენობა, გულწრფელად რომ ვთქვათ, აბსურდულია“, – განაცხადა თეილმანმა. წლების განმავლობაში ნეირომორფული სისტემები ძირითადად განიხილებოდა, როგორც ნიმუშების ამოცნობის ან ხელოვნური ნერვული ქსელების დაჩქარების ინსტრუმენტები. ცოტას თუ ელოდა მათგან ისეთი მათემატიკურად მკაცრი პრობლემების გადაჭრას, როგორიცაა კწდგ-ები, რომლებსაც, როგორც წესი, მსხვილი სუპერკომპიუტერები უმკლავდებიან. აიმონსა და თეილმანს შედეგი არ გაჰკვირვებიათ. ისინი ამტკიცებენ, რომ ადამიანის ტვინი რუტინულად ახორციელებს მაღალ კომპლექსურ გამოთვლებს, მაშინაც კი, თუ ადამიანები ამას ვერ აცნობიერებენ. „აიღეთ ნებისმიერი სახის მოტორული კონტროლის ამოცანა – მაგალითად, ჩოგბურთის ბურთის დარტყმა ან ბეისბოლის ბურთისთვის ჯოხის მოქნევა“, – თქვა აიმონმა. „ეს არის ძალიან დახვეწილი გამოთვლები. ეს არის ექსასკალის დონის პრობლემები, რომელთა შესრულებაც ჩვენს ტვინს ძალიან იაფად შეუძლია.“ **ენერგოეფექტური გამოთვლები ეროვნული უსაფრთხოებისთვის** ამ აღმოჩენებს შეიძლება დიდი მნიშვნელობა ჰქონდეს ბირთვული უსაფრთხოების ეროვნული ადმინისტრაციისთვის, რომელიც პასუხისმგებელია ქვეყნის ბირთვული შეკავების შენარჩუნებაზე. ბირთვული იარაღის კომპლექსში გამოყენებული სუპერკომპიუტერები უზარმაზარ ელექტროენერგიას მოიხმარენ ბირთვული სისტემების ფიზიკისა და სხვა მაღალი რისკის სცენარების სიმულაციისთვის. ნეირომორფულ გამოთვლებს შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს ენერგიის მოხმარება, ამასთანავე შეინარჩუნოს ძლიერი გამოთვლითი შესრულება. ტვინის შთაგონებით კწდგ-ების ამოხსნით, ეს სისტემები მიუთითებენ, რომ დიდი სიმულაციების გაშვება გაცილებით ნაკლები ენერგიით შეიძლება, ვიდრე ამას ჩვეულებრივი სუპერკომპიუტერები მოითხოვენ. „რეალური ფიზიკის პრობლემების გადაჭრა ტვინის მსგავსი გამოთვლებით შეიძლება“, – თქვა აიმონმა. „ეს არის ის, რასაც არ ელოდებით, რადგან ადამიანების ინტუიცია საპირისპირო მიმართულებით მიდის. და, ფაქტობრივად, ეს ინტუიცია ხშირად მცდარია.“ გუნდი მიიჩნევს, რომ ნეირომორფული სუპერკომპიუტერები საბოლოოდ სანდიას ეროვნული უსაფრთხოების დაცვის მისიის ცენტრალური ნაწილი გახდება. **რას ამხელს ნეირომორფული გამოთვლა ტვინის შესახებ** საინჟინრო მიღწევების გარდა, კვლევა ასევე ეხება ინტელექტის და ტვინის გამოთვლების შესრულების ღრმა საკითხებს. თეილმანისა და აიმონის მიერ შემუშავებული ალგორითმი მჭიდროდ ასახავს ქერქის ქსელების სტრუქტურასა და ქცევას. „ჩვენი წრე შევქმენით გამოთვლითი ნეირომეცნიერების სამყაროში შედარებით კარგად ცნობილი მოდელის საფუძველზე“, – თქვა თეილმანმა. „ვაჩვენეთ, რომ მოდელს აქვს ბუნებრივი, მაგრამ არააშკარა კავშირი კწდგ-ებთან, და ეს კავშირი ახლა, მოდელის შექმნიდან 12 წლის შემდეგ, დამყარდა.“ მკვლევრები მიიჩნევენ, რომ ეს ნაშრომი ხელს შეუწყობს ნეირომეცნიერების გამოყენებით მათემატიკასთან დაკავშირებას, რაც ტვინის მიერ ინფორმაციის დამუშავების ახალ გაგებას შემოგვთავაზებს. „ტვინის დაავადებები შესაძლოა იყოს გამოთვლების დაავადებები“, – თქვა აიმონმა. „მაგრამ ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს მყარი წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ როგორ ახორციელებს ტვინი გამოთვლებს.“ თუ ეს იდეა სწორი აღმოჩნდება, ნეირომორფულმა გამოთვლებმა შესაძლოა ერთ დღეს ხელი შეუწყოს ნევროლოგიური დარღვევების, როგორიცაა ალცჰეიმერის და პარკინსონის დაავადებები, უკეთ გაგებასა და მკურნალობას. **სუპერკომპიუტერების შემდეგი თაობის შექმნა** ნეირომორფული გამოთვლა რჩება განვითარებად სფეროდ, მაგრამ ეს ნაშრომი მნიშვნელოვან ნაბიჯს წარმოადგენს წინ. სანდიას გუნდი იმედოვნებს, რომ მათი შედეგები ხელს შეუწყობს თანამშრომლობას მათემატიკოსებს, ნეირომეცნიერებსა და ინჟინრებს შორის, რათა გაფართოვდეს ამ ტექნოლოგიის მიღწევადი შესაძლებლობები. „თუ უკვე ვაჩვენეთ, რომ ამ შედარებით მარტივი, მაგრამ ფუნდამენტური გამოყენებითი მათემატიკის ალგორითმის ნეირომორფულ სისტემაში ინტეგრირება შეგვიძლია – არის თუ არა [...]