Интернет вещей (IoT) — это концепция сети передачи информации между физическими объектами с помощью специальных встроенных средств, предназначенных для взаимодействия с внешней средой и друг с другом. Концепция была сформулирована еще в 1999 году, но ее техническое наполнение способно кардинально изменить общество и экономику, полностью исключив из части
процессов человеческий фактор.
В среднесрочной перспективе концепция Интернета вещей требует, чтобы по мере совершенствования искусственного интеллекта он преобразовывался во все более мелкие устройства. С другой стороны, для машинного обучения необходимо большое количество энергии, а возможности ее хранения в небольших устройствах на данный момент существенно ограничены. Инновационные компьютеры, которые используют наномагнитные импульсы вместо электрических, способны стать решением этой проблемы и открывают широкие перспективы энергосберегающим методам работы.
Решение проблемы больших затрат энергии
Команда из Имперского колледжа Лондона разработала нейронную сеть на основе наномагнитов. По заявлению исследователей, в дальнейшем они смогут создавать компьютеры, которые будут работать в 100 тысяч раз более эффективно, чем ныне существующие устройства.
Для сферы совершенствования искусственного интеллекта (ИИ) экономия энергии является одной из важнейших задач, уже на данный момент затраты энергии на функционирование ИИ каждые 3,5 месяца увеличиваются вдвое. В Интернете вещей особенно важно иметь возможность выполнять простые задачи на энергосберегающих устройствах небольшого размера. Во многих случаях нет необходимости в отправке данных на облачные сверхмощные вычислительные машины, рациональней обрабатывать их на месте при помощи небольших энергосберегающих устройств. Препятствиями для использования такого подхода могут стать недостаточная защита или скорость передачи данных, а также сложность путей передачи.
Идеальное энергосберегающее устройство
Наиболее продуктивное энергосберегающее устройство, которое существует в природе — это человеческий мозг. И это действительно так, ведь мозг человека потребляет относительно немного энергии и при этом способен достигать огромной производительности. Именно поэтому команда исследователей из лаборатории Блэкетта на физическом факультете Имперского колледжа Лондона для своего научного эксперимента выбрала мозг человека в качестве идеального образца.
В ходе эксперимента исследователи объединили наномагниты в сеть в компьютерных моделях. Затем они проверили, как созданная система справляется с выполнением различных задач. Ученые построили решетку из стержней размером 600 нанометров, изготовленных из искусственного метаматериала. Особый материал этих стержней под магнитным воздействием способен менять свою текстуру. По словам исследователей, взаимодействие магнитов дает возможность получить всю необходимую информацию. Таким образом, в этом проекте физические законы превращаются в компьютер.
Обработка данных с помощью наноустройств
Исследователи использовали свойства метаматериала для создания своего рода искусственного интеллекта, который получил название резервуарных вычислений. В отличие от технологии глубокого обучения, в которой постоянно происходят изменения существующих связей, резервуарные вычисления основаны на фиксированных связях. При этом в резервуарных вычислениях возможен только один слой задач, так как структуры обучают исключительно под конкретную задачу.
Ученые из Имперского колледжа в Лондоне смогли доказать, что созданная ими конструкция способна делать ряд прогнозов с изменяющимися во времени данными на том же уровне, что и обычные системы.
Дальнейшие перспективы открытия
На следующем этапе исследователи планируют использовать для обучения искусственного интеллекта реальные данные (в частности, сигналы ЭКГ). Команда исследователей надеется, что в дальнейшем им удастся использовать энергоэффективную конструкцию локально для выполнения первоначальных расчетов искусственного интеллекта. Например, открытие ученых можно использовать на практике для обработки биометрических данных непосредственно в соответствующих устройствах.
Как видно из результатов исследования, наномагнитные компьютеры имеют большие перспективы в Интернете вещей и могут сыграть важную роль в его дальнейшем развитии. Конечно, до массового внедрения таких сетей еще далеко, но научное исследование команды лондонского Имперского колледжа, вероятно, станет очередным шагом на пути к новой экономике и кардинальным изменениям в обществе.
Владимир Трасовский, журнал „Neue Zeiten“ 06 (252) 2022
