Национальная лаборатория Сандия сегодня опубликовала результаты исследования, демонстрирующие, что нейроморфные компьютеры способны решать сложные математические уравнения, необходимые для научных вычислений, бросая вызов давним представлениям о возможностях оборудования, вдохновленного мозгом.В статье, опубликованной в журнале Nature Machine Intelligence в ноябре 2025 года, нейробиологи-вычислители Брэдли Тейлман и Джеймс Аймон описывают новый алгоритм, позволяющий нейроморфному оборудованию решать дифференциальные уравнения в частных производных — математическую основу для моделирования явлений от гидродинамики до электромагнитных полей. Работа, освещенная в пресс-релизе Сандии, выпущенном сегодня, показывает, что эти системы могут сравниться с обычными суперкомпьютерами по точности вычислений при значительно меньшем энергопотреблении.
Вопреки общепринятым представлениям
На протяжении десятилетий эксперты считали, что нейроморфные компьютеры преуспевают главным образом в распознавании образов и задачах нейронных сетей, а не в строгих математических задачах, которые обычно решают традиционные суперкомпьютеры. Результаты команды Sandia опровергают это предположение.
«Мы только начинаем создавать вычислительные системы, способные демонстрировать поведение, похожее на интеллектуальное. Но они совершенно не похожи на мозг, а объем ресурсов, который им требуется, откровенно говоря, просто абсурден», — отметил Тилман. Исследователи продемонстрировали свой алгоритм NeuroFEM на нейроморфной платформе Loihi 2 компании Intel, успешно решив задачи метода конечных элементов как в двумерном, так и в трехмерном пространстве.
Сам мозг постоянно выполняет сложнейшие вычисления, отметил Эймон. «Возьмите любую задачу управления движением — например, отбить теннисный мяч или замахнуться битой по бейсбольному мячу, — сказал он. — Это очень сложные вычисления. Это задачи экзафлопсного уровня, которые наш мозг способен выполнять с минимальными затратами энергии».
Значение для национальной безопасности
Это исследование имеет особое значение для Национального управления по ядерной безопасности, которое осуществляет надзор за миссиями ядерного сдерживания. Суперкомпьютерам в рамках комплекса ядерного оружия требуется огромное количество энергии для моделирования физики оружия и других критически важных систем. Нейроморфные вычисления открывают путь к кардинальному снижению энергопотребления при сохранении вычислительной мощности.
Sandia эксплуатирует две крупнейшие в мире нейроморфные системы: Hala Point компании Intel с 1,15 миллиарда искусственных нейронов, развернутую в 2024 году, и SpiNNaker2 под названием Braunfels, установленную в 2025 году. «Работа с Hala Point повышает способность нашей команды в Sandia решать вычислительные задачи и задачи научного моделирования», — сказал Крейг Вайнъярд, руководитель группы в Sandia.
Окно в функции мозга
Помимо вычислительных применений, это исследование может пролить свет на то, как человеческий мозг обрабатывает информацию. Алгоритм, разработанный Тейлманом и Аймоном, сохраняет значительное сходство с корковыми сетями головного мозга.
«Мы основали нашу схему на относительно хорошо известной модели в мире вычислительной нейронауки, — сказал Тейлман. — Мы показали, что эта модель имеет естественную, но неочевидную связь с уравнениями в частных производных, и эта связь не была установлена до сих пор — спустя 12 лет после введения модели».
Исследователи считают, что нейроморфные вычисления могут помочь построить мост между нейронаукой и прикладной математикой. «Заболевания мозга могут быть заболеваниями вычислений, — сказал Аймон. — Но мы пока не имеем твёрдого понимания того, как мозг выполняет вычисления». Если это верно, нейроморфные системы могут дать подсказки для понимания и лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Исследование было поддержано Управлением науки Министерства энергетики США через программы перспективных научных вычислительных исследований и фундаментальных энергетических наук.
Sandia National Laboratories — это национальная лаборатория США, принадлежащая Министерству энергетики (U.S. Department of Energy) и работающая в интересах Национальной администрации по ядерной безопасности (NNSA)
Комментариев нет:
Отправить комментарий