Spela med glödande nervceller? En ny ram för interaktiva neuron simulering i hårdvara. (3 / 11 steg)

Steg 3: EEPA teori

Nu talar vi om vad projektet handlar om; om simulering av neuronala processer i en hårdvara. I stort sett, neuronala simulering kan delas in i programvara simulering (dvs modellering nervceller på en dator) och hårdvara simulering (dvs bygga ett chip som fungerar som en neuron). Den senare kallas neuromorphic engineering. Dessa forskare har som mål att utveckla artificiella neuroner i kisel, dvs i ett chip. Varför? Tja, en fördel med silicon nervceller är deras beräkningskraft. verkliga neuronnät beräkna i parallella wheres datorer beräkna serial, den så kallade seriella flaskhalsen. Parallel computing om man vill efterlikna neuronala nätverk, behövs eftersom det är biologiska rimliga. Dessutom kisel nervceller har potential att användas som neural protesen, det har redan visat att artificiella neuroner kan anslutas till riktiga. När det gäller förklarande neurovetenskap har kisel nervceller fördelen att de kan simulera de elektroniska egenskaperna av nervceller direkt.

Som ni kan se, har kisel nervceller en potential. Men finns som alltid det några gränser. Helt enkelt tal, kisel nervceller är inte riktiga nervceller, uppenbarligen. Till exempel aktionspotential av verkliga nervceller är en funktion av interaktion mellan olika ion typer, inte kan de modelleras direkt i elektronik. I en elektronisk krets finns endast en laddningsbärare, elektronen, och thats it. Om man vill modell neuronala beteende på molekylär nivå, måste till abstrakt till en högre nivå, oftast genom att genomföra en programvara för simulering.

Detta projekt har två mål. Det första gör ramen att du kan simulera icke-elektroniska egenskaper av nervceller i hårdvara. För det andra ramen gör att du kan interagera (dvs manipulera) beteendet hos joner så att simuleringen bearbetar är mer lättillgängliga särskilt till observatören. Observera skillnaden mellan målen i neuromorphic iscensätta och som är fastställda here.*

EEPA, som står för Extended elektroniska fysiska arkitekturen, är en ny idé som gör att du kan arkivera det två mål. I EEPA, gör du inte simulera neuronala processer direkt i den elektroniska kretsen som du gör i silicon nervceller, men Använd elektronik att forma uppförandet av en icke - elektronisk fysiska egenskaper (t.ex. lätta) så visar det neuronala beteende (Fig. 6). Detta innebär att nervceller inte simuleras på elektronisk nivå men i nivå med ljus.

Två funktioner i EEPA noteras. För det första simuleringen sker på mer abstraherade nivå (dvs ljus), kan icke - elektroniska egenskaper simuleras i hårdvara. Å andra sidan, kan de elektroniska egenskaperna av nervceller också direkt simuleras i den elektroniska kretsen, så man inte förlorar denna fördel av kisel nervceller. Detta är inget nytt dock sedan kombinationen av maskinvara och programvara simulering leder till liknande resultat. Nyheten ligger i den andra funktionen; som simuleringen borde verkligen ta plats på jämnt av ljus, kan du manipulera den neuronala beteendet av ljus manipulation. I uppdrag att detta gör simulering mer tillgänglig för användaren, för icke-specialister också som för specialister.

Allt detta kanske låter ganska abstrakt till er förrän nu, men om du läst om det tekniska genomförandet på nästa sida saker bli mycket tydligare.

* Mål skiljer sig från de i neuromorphic teknik; klassisk sillicon nervceller är gjorda för att vara så liten som möjligt för att simulera stora neuronala nätverk på låga space. Inom ramen för utlovat här ses effektivt utrymme användning som blir viktigare på senare utvecklings steg. Fokus här är på en tillgänglig modell som har befogenhet att simulera egenskaper på ett brett spektrum i hårdvara.