ニューロモルフィックコンピューティング

ニューロモルフィックコンピューティングは、人間の脳の構造と機能に着想を得たコンピューティング手法です。^{[ 1 ] [ 2 ]}人工ニューロンを使用して計算を実行し、知覚、運動制御、多感覚統合などのタスクで神経系を模倣します。^{[ 3 ]}アナログ、デジタル、または混合モードVLSIで実装されるこれらのシステムは、小さなコンピューティング要素全体に分散処理する脳を模倣することで、堅牢性、適応性、学習を優先します。^{[ 4 ]}この学際的な分野では、生物学、物理学、数学、コンピュータサイエンス、電子工学を統合して、脳の形態と計算戦略を模倣するシステムを開発します。^{[ 5 ]}ニューロモルフィックシステムは、人工知能、パターン認識、感覚処理などのアプリケーションでエネルギー効率と計算能力を向上させることを目的としています。

カーバー・ミードは1980年代後半にニューロモルフィック工学の最初の応用例の1つを提案した。^{[ 6 ]} 2006年、ジョージア工科大学の研究者らは、ニューロンのチャネルイオン特性をモデル化したシリコンベースのチップであるフィールドプログラマブルニューラルアレイを開発した。^{[ 7 ]} 2011年、MITの研究者らは、400個のトランジスタと標準的なCMOS技術を使用してシナプス通信を模倣したチップを作成した。^{[ 8 ] [ 9 ]}

2012年、HP Labsの研究者らは、モット型メモリス​​タが低温で揮発性挙動を示し、ニューロンの挙動を模倣しチューリングマシンのコンポーネントをサポートするニューリスタの作成が可能になったと報告した。^{[ 10 ]}また、2012年には、パデュー大学の研究者らが、エネルギー効率に優れた横方向スピンバルブとメモリス​​タを使用したニューロモルフィックチップ設計を発表した。^{[ 11 ]}

2013年のブルーブレインプロジェクトは、げっ歯類の脳の詳細なデジタルモデルを作成した。^{[ 12 ]}

スタンフォード大学のBrains in Siliconが開発したNeurogridは、2014 年に 16 個の NeuroCore チップを使用して、65,536 個のニューロンを高エネルギー効率でエミュレートしました。 ^{[ 13 ]} 2014 年のBRAIN InitiativeとIBMのTrueNorthチップは、ニューロモルフィックの進歩に貢献しました。^{[ 14 ]}

ハイデルベルク大学のハイブリッドニューロモルフィックスーパーコンピュータである2016年のBrainScaleSプロジェクトは、生物学的ニューロンよりも864倍高速に動作した。^{[ 15 ]}

2017年、インテルは効率的な学習と推論のために非同期人工ニューラルネットワークを使用するLoihiチップを発表した。 ^{[ 16 ]}また、2017年にはIMECのOxRAMベースの自己学習チップがメヌエットから学習して作曲を実証した。^{[ 17 ]}

2022年、MITの研究者らは、アナログ深層学習のために陽子を用いた人工シナプスを開発した。 ^{[ 18 ]} 2019年、欧州連合は、ニューロモルフィックシステムを用いた量子演算を研究するために、ニューロモルフィック量子コンピューティングに資金を提供した。^{[ 19 ]}また、2022年には、マックス・プランク高分子研究所の研究者らが、その場でのニューロモルフィックセンシングとバイオインターフェースのための有機人工スパイクニューロンを開発した。^{[ 20 ]}

研究者らは2024年に、液体溶液中の化学システムがさまざまな波長の音を検出できることを報告し、ニューロモルフィックアプリケーションの可能性を示した。^{[ 21 ]}

ニューロモルフィックエンジニアリングは、脳の構造と動作を模倣し、生物学的計算のアナログ的性質と認知におけるニューロンの役割に焦点を当てています。脳は、数学的関数に抽象化された化学信号を使用して、ニューロンを介して情報を処理し、ニューロモルフィックシステムは、電子顕微鏡と神経接続研究からの解剖学的および機能的神経マップによって導かれる方法を使用して、ニューロンに似た小さな要素に計算を分散します。^{[ 22 ] [ 23 ]}

ニューロモルフィックシステムは、酸化物ベースのメモリス、スピントロニクスメモリ、閾値スイッチ、トランジスタなどのハードウェアを採用しています。 ^{[ 24 ] [ 25 ]}ソフトウェア実装では、誤差逆伝播を使用してスパイクニューラルネットワークをトレーニングします。^{[ 26 ] [ 27 ]}

ニューロモルフィックシステムは、他の人工知能アプローチと同様に倫理的な問題を提起する。ダニエル・リムは、高度なニューロモルフィックシステムが機械意識につながる可能性があり、市民権やその他のプロトコルをそれらに適用すべきかどうかについて懸念が生じると主張した。^{[ 32 ]} Acohs Pty Ltd v. Ucorp Pty Ltdのような法的議論では、人間が生成しない出力は著作権の対象とならない可能性があるため、ニューロモルフィックシステムによって生成された作品の所有権が問われている。^{[ 33 ]}

• テルライド・ニューロモルフィック・エンジニアリング・ワークショップ
• カポカッチャ認知ニューロモルフィックエンジニアリングワークショップ
• ニューロモルフィック工学研究所
• INEニュースサイト。
• ニューロモルフィックエンジニアリングの最前線ジャーナル
• カリフォルニア工科大学計算機科学・神経システム学科。
• シリコン脳の構築：生物学的ニューロンを基にしたコンピューターチップは、より大きく複雑な脳モデルのシミュレーションに役立つ可能性がある。