Нейрокомпьютеры

Нейрокомпьютер – это компьютер, построенный на базе нейронных сетей. К первым нейрокомпьютерам можно отнести персептрон Розенблата, созданный в 1958 году и персептрон Тобермори в 1964 г. Основу нейрокомпьютинга заложили в 1940-х гг. работы У. МакКаллоха и У. Питтса, которые занимались исследованием головного мозга. Ими была предложена идея создания искусственных нейронных сетей, функционирующих подобно нейронной сети головного мозга. В головном мозге человека содержится несколько десятков миллиардов нейронов (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Биологический нейрон.

МакКаллох и Питтс разработали модель простейшего нейрона, который представляет собой процессорный элемент, выполняющий вычисление переходной функции f(net) от скалярного произведения вектора входных сигналов и вектора весовых коэффициентов связей net (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Модель нейрона.

Нейроны образуют сеть, позволяющую выполнять высокопроизводительные параллельные вычисления (рис. 8.5).

Сегодня принципы нейрокомпьютинга применяются для реализации многопроцессорных ускорительных плат, увеличивающих быстродействие основного процессора за счет высокой скорости организации параллельных вычислений. 

Рис. 8.5. Простейшая нейронная сеть.

Например, в НТЦ "Модуль" разработаны многопроцессорные ускорительные платы МЦ5.001 и МЦ5.002. Первая из них имеет в своем составе 4 микропроцессора TMS320C40 с тактовой частотой 50 МГц и пиковой производительностью 275 MIPS. Каждый процессор имеет свою локальную статическую память объемом 1 Мбайт. К двум процессорам дополнительно подключены два блока динамической памяти объемом 16 Мбайт каждый. К одному из процессоров подключена также статическая память объемом 1 Мбайт, используемая для обмена данными с ПК. Процессоры соединены друг с другом специальными высокоскоростными каналами с пропускной способностью 20 Мбайт/с каждый. Наращивание и комплексирование плат осуществляется на материнской плате ПК с помощью шины ISA.

Ускорительная плата МЦ5.002 содержит 6 процессоров TMS320C40 и выполнена в конструктиве VME, что позволяет использовать ее в бортовых системах, расположенных на летательном аппарате1.

ПРИМЕЧАНИЕ

Примерами нейрокомпьютеров являются нейрокомпьютер Synapse (Siemens, Германия), нейрокомпьютер «Кремниевый мозг» (созданный в США по программе «Электронный мозг», предназначен для обработки аэрокосмических изображений, производительность 80 Пфлоп ( операций в секунду, объём равен объёму мозга человека, потребляемая мощность — 20 Вт)2.

Кроме того, создаются специализированные нейропроцессоры, например, NeuroMatrix NM 6402/6304 (Л1879ВМ1/Л1879ВМ2). Процессор является 64-разрядным, в его основе лежат две современные архитектуры – VLIW, SIMD [21]. Выпускается на заводах компании Fujitsu и имеет 36 патентов в США.

Преимуществами нейрокомпьютеров является то, что они обладают высокой степенью параллельности вычислений, а также имеют очень высокую надежность и устойчивость к внешним воздействиям и разрушениям.

Сферы применения – системы реального времени (например, быстротекущие технологические процессы); распознавание образов (изображений, лиц, неисправностей); оптимизация; прогнозирование; получение математических моделей слабоформализуемых объектов.

1 http://revolution.allbest.ru/programming/00029613_0.html

2 http://ru.wikipedia.org/wiki/Нейрокомпьютер

 


Лекция добавлена 28.02.2013 в 02:21:42