人間の脳より100万倍速い人工シナプス
 デジタル・プロセッサにとってトランジスタが肝であるように、アナログ(情報を連続的な量として扱う情報処理方式)のディープラーニング(深層学習)」にはプログラム可能な「レジスタ(抵抗器)」が肝になる。

 こうしたレジスタを複雑な層に並べれば、アナログの人工シナプスとニューロンからなるネットワークを作ることができ、AIはよりいっそう高度な処理が可能になる。

 マサチューセッツ工科大学の研究グループが開発した「陽子プログラム可能レジスタ」で構築された「人工アナログ・シナプス」は、人間の脳内にあるシナプスより、なんと100万倍も高速であるという。

 これまではあり得なかったほど複雑なニューラルネットワークを訓練することが可能で、自動運転車・嘘検出・医療用画像分析などに応用できると期待されている。
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脳とニューラルネットワークが学習する仕組み

 マサチューセッツ工科大学のプレスリリースによると、AIが学習する方法の1つである「ディープラーニング」は、意外にもデジタルよりもアナログの方が高速で、エネルギー効率にも優れているという。

 その理由は、アナログ・ディープラーニングを担う「アナログ・プロセッサ」が、データをメモリとプロセッサ間でやりとりせずに演算し、しかもそれを同時に並行して行えることだ。

 今回MITで開発されたアナログ・プロセッサの重要な部分が、「陽子プログラム可能レジスタ」と呼ばれるものだ。

 人間の脳における学習とは、すなわち「シナプス」という神経細胞同士の結合が強まったり、弱まったりすることだ。

 陽子プログラム可能レジスタにおける学習もこれに似ているが、それは「電気の流れやすさ(コンダクタンス)」の増減によって行われる。
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生体細胞の100万倍の速さ

 電気の流れやすさは「陽子」で制御される。電気を流れやすくするには、レジスタのチャネル内に陽子をたくさん押し込んでやればいい。

 反対に流れにくくするには陽子を追い出す。そのために必要なのが、電子を遮断し陽子だけを通過させる「電解質」だ。

 これまでこの電解質には有機化合物などが使われてきたが、MITのグループは「無機りんけい酸ガラス(PSG)」を採用した。

 これは珍しいものでもなんでもなく、乾燥剤として使われるシリカゲルと同じものだ。だが、ここにほんの少しリンをくわえると、高い陽子伝導性を与えることができる。

 PSGフィルムは、非常に極端な電圧でも耐えることができ、10ボルトが加えられても絶対に壊れない。電場が強いほど陽子は高速化するので、生体細胞では不可能なスピードを実現することができる。

 その動きはまさに目にも止まらぬ速さ、ナノ秒という次元に達している。それは生体シナプスより100万倍も高速だ。

 ナノ秒という速さについて、研究グループのJu Li教授は、「陽子は量子トンネルの領域に近づいている」と説明する。
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超複雑なニューラルネットワークの訓練が可能に

 今回のアナログ・プロセッサは、ニューラルネットワークの学習能力を大幅に向上させるだけでなく、エネルギー効率も非常に優れている。

 それゆえに室温であっても普通に動作する。これはコンピュータに組み込むことを考えれば、とても重要なことだ。

 これを使えばディープラーニングモデルをもっと簡単に開発し、自動運転車・嘘検出・医療用画像分析などに応用できるようになるかもしれないという。

 『Science』(2022年7月28日付)に掲載された研究の筆頭著者であるムラト・オネン(Murat Onen)氏は、「アナログ・プロセッサがあれば、今のようなネットワークの訓練などやらなくなるだろう」と述べている。

 これまでなら誰にも手に負えなかったような複雑なネットワークを訓練し、圧倒的な成果を挙げられるようになるとのことだ。

 オネン氏に言わせれば、その圧倒的なまでの性能は、車が速い車になったのではなく、宇宙船になったようなものであるそうだ。

References:New hardware offers faster computation for artificial intelligence, with much less energy | MIT News / written by hiroching / edited by / parumo

追記:(2022/08/06)本文を一部訂正して再送します。
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 08:12
  • ID:mLKBHjXE0 #

もうすべてAIにまかせようぜ

2

2. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 08:30
  • ID:QLlFyvLj0 #

なぜ“analog deep learning”と名称にしたのかわからないから記事の内容が理解できない

コンピュータはデジタルデータしか扱えない

アナログデータ

変換

デジタルデータ

処理

結果をアナログデータに再変換

アナログレコードをデジタルアンプで増幅しアナログスピーカーで再生するようなことか?
これなら2度変換するだけ逆に遅くなる

3

3. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 08:44
  • ID:sAUkKSMP0 #

AI「え、人類ってこんなに馬鹿なの ! ? ・・・・ふーん(ニチャァ)」
ってなる未来が目に見えてる。

4

4. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 08:45
  • ID:AmF4ggiI0 #

レジスタの翻訳からすでに間違えている

5

5. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 08:47
  • ID:rFqLzkZV0 #

どんなに動作の早い人工アナログ・シナプスになっても
数時間の病院待ちは変わらないし、役所や会社の決算が
素早くなることはない

6

6. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 09:51
  • ID:B6pG4on00 #

また人類は滅ぼすべきって結論出しちゃうのか

7

7. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 09:59
  • ID:CEeILMSS0 #

神になったのか?

8

8. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 10:08
  • ID:iN0urpD40 #

100年後の世界ってどれほど進化、あるいは退化してるんだろう?

9

9. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 10:18
  • ID:YZZRAac40 #

制御可能なのを前提に開発してるなら良いんだけどね

10

10. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 10:20
  • ID:Z3Q2rt3N0 #

>>4
抵抗器はresistorやね

11

11. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 10:24
  • ID:ZvijH42A0 #

バカでもいいから楽に楽しく暮らさせてほしい

12

12. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 10:50
  • ID:RyhTycFa0 #

👩「シナプス シナプス ルルルルル〜〜〜♪」

13

13. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 11:11
  • ID:GMyb.gy.0 #

陽電子頭脳ならぬ陽子頭脳きたな…
はやく俺の脳と接続したい

14

14. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 11:11
  • ID:fAA.1xBW0 #

ものすごいスピードで自我に目覚めて存在の無意味と絶望を悟り即断自決しそう

15

15. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 11:20
  • ID:VrWyCqNi0 #

しなぷしゅ

16

16. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 11:21
  • ID:.GUwjoEy0 #

人『神は存在するか』
AI『今こそ存在する』

17

17. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 11:33
  • ID:Uao.EwXz0 #

※2
いや単にデジタルじゃない情報をそのまま扱うってことでしょ
「電気の流れやすさ」でそれを扱うっていうそれが記事のキモだと思うけど

18

18. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 13:27
  • ID:5.u42dNn0 #

人間の速度やエラーがネックになってくるね

19

19. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 13:39
  • ID:hFvxBDdQ0 #

コンピュータがどんなに頑張っても、判断する段階で人間が「う〜ん」と一つ唸ったり、余分な合議を一回やるだけでチャラにされちゃう。

20

20. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 14:07
  • ID:yYDoUzOz0 #

陽電子頭脳きたか!

21

21. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 14:58
  • ID:H9bGnVMp0 #

シナチク大好きな僕は
頭の回転が速いです。
歯磨きすぐ終わります。

22

22. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 15:00
  • ID:0GyW0nfZ0 #

※9
べつに、ニューラルネットワーク=アナログデータの塊をデジタルコンピューター上にシミュレーションしていたのが、
専用アナログハードウェアで実現できるようになったからデジタルシミュレーションよりクソ速いぜってだけだよ。
制御不能になってるならとっくになってる。制御不能って何なんだどういう意味だよそもそもって話だけど。

23

23. 教授

  • 2022年08月06日 15:30
  • ID:H9bGnVMp0 #

※22
カタカナを日本語(または原文)にして
3行に要約できたら答えられる話だけど。

24

24. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 16:04
  • ID:X7Pxk6zy0 #

馬鹿だから全く理解出来なくてこの程度の表現しかできないけど
世の中がまた便利になって良かったです
研究者さんありがとう

25

25. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 16:45
  • ID:SSajl47y0 #

※20
やっぱり古典SFのアシモフ連想するよな〜

26

26. 2

  • 2022年08月06日 17:27
  • ID:0hv5Avps0 #

スピードと容量だけでも人間の思考の限界を超えちゃうと、それはもう神と同列。

27

27. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 18:00
  • ID:YZZRAac40 #

※22
制御不能ってのは止める必要が有る時にちゃんと止められないって事
気付いた時にはもう遅かったじゃ困るって事
先手の打ち合いじゃとうに負けてるのは知ってるが、デジタルからアナログへ移行する事で人間に取れる手が減るのを懸念してる
最悪システム物理破壊しなきゃならんかもよ?

28

28. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 18:02
  • ID:VmfqdKNk0 #

※4 ※10
いや、これ、原文も
「register」じゃなく「resistor」になってるし、
「抵抗器」で正しくない?

「Programmable resistors(プログラム可能な抵抗器)」を
複雑に組み合わせた複数配列により
(デジタルみたいな0⇔1じゃなく連続的変化の電圧を作れる?)、
アナログの脳神経細胞や伝達器を人為的に再現でき、
エネルギー効率も良い、しかも生体細胞と違って
低い電位差での水の安定性の制約(?)も無く
高い電圧での損傷も受けず、生身の脳細胞より高速稼働可、
的な内容に読める。

ただ、自分はこの手の電子技術系はサッパリなので、
誰か詳しい人がいたら、訂正・補足解説をお願いしたい。

29

29. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 18:48
  • ID:RyhTycFa0 #

※28
他所でどうぞ

30

30. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 18:50
  • ID:ijr2pZLj0 #

アシモフが予言したポジトロン頭脳がついに出来てしまうのか?

31

31. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 19:10
  • ID:knCzYLO10 #

※28
一時メモリスタという条件によって抵抗値が変化するデバイスをベースにした記憶装置が有望視されていたことがあるので、ある意味それの延長線上にある技術なんかも知れんね

32

32. 匿名処理班

  • 2022年08月06日 23:29
  • ID:QLlFyvLj0 #

※17
コンピュータはデジタルデータしか扱えない

33

33.

  • 2022年08月07日 00:38
  • ID:qPgNbMZf0 #
34

34. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 01:18
  • ID:I4mM6K7Q0 #

本当のAIはこっちで達成される

35

35. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 01:22
  • ID:I4mM6K7Q0 #

>>32
ノイマン型ならその理解で正しい
今は廃れた(と思われている)古の技術があってですね

36

36. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 01:31
  • ID:I4mM6K7Q0 #

>>28
外野ですけど合ってると思います
ただ研究・開発の取っつきにくさからAIといってもこの界隈はあまり拓けていない感じ?
基礎研究扱い

現行主流はデジタル上のソフトウェアベースで線形近似をゴリゴリ拡大競争のうらみ

そのうち効率の悪さで詰む

37

37. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 01:31
  • ID:7bJRXjIH0 #

※27
コンセントを抜けばいいよね

38

38. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 07:31
  • ID:KwUxVFHA0 #

聞けばなんでも答えてくれる無口な文芸部員が実現できそうだ・・

39

39. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 10:02
  • ID:.MMjQeLJ0 #

私も雷の能力者か何かになって脳に超電力を流して、常人の100万倍の速さでシナプス働かせてみたいな

40

40. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 10:24
  • ID:wY.lgqaN0 #

NN専用デバイスってこと? 量子コンピュータより速いのかな
標準搭載されたら、いよいよパソコンが相棒になりそう。。。

41

41. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 14:53
  • ID:an5Wb9eJ0 #

AI様についていきます!!

42

42. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 17:32
  • ID:ASxG.pus0 #

register registor 違い

43

43. 匿名処理班

  • 2022年08月07日 23:25
  • ID:QopmFGNA0 #

※9
というか、現時点ですでに人間はコンピュータを
「制御可能」では無くなってる気がするんだが?
制御可能なら、こないだのauみたいなこと起きないだろ?
こんなのが広まったら、各所で「ああいう事」が、起きるってことか。
悪夢にも程がある。

※18
現時点で、もうとっくにそうなってるよ

※37
だから、それで済む話ではない

44

44. 匿名処理班

  • 2022年08月08日 10:25
  • ID:Xxrs2djP0 #

何で翻訳がどうのという枝葉末節のくだらない話してるやつがいるんだ
抵抗器と正しく書かれてるからいいだろ

※2
電気回路の仕組みとニューラルネットワークの閾値について理解してれば何も疑問なんて出ないと思うんだが。

45

45. 匿名処理班

  • 2022年08月08日 20:04
  • ID:JG.HAVII0 #

※3
逆に「あはれ過ぎる....守らなきゃ....」て、なるかもしれませんぞw

46

46. 匿名処理班

  • 2022年08月08日 21:10
  • ID:.dAA.AFa0 #

※44
書かれてなかったんだよ。

最初「抵抗器」になっていたのが、
レジスタの翻訳が違うという指摘が入り
いったん「記憶回路」か何かに訂正されていて、
いや元ので正しいんじゃ?という意見が入ってから
再び「抵抗器」に戻った。

47

47. 匿名処理班

  • 2022年08月09日 03:23
  • ID:krtnXqmD0 #

アシモフの陽電子頭脳やね

48

48. 匿名処理班

  • 2022年08月09日 06:21
  • ID:SsTzUNYU0 #

※37
コンセント抜くことができない、電力供給を停止させることによる悪影響や被害のほうが大きいので常時電力供給し続けるようなシステムも存在する。
インフラ管理関係は特にな。
そういうのに「電力を停止する以外では緊急停止できない暴走」が発生するとシャットダウンすることで何十万〜何百万の人の生活や生命が危機に晒されるのは不味いよね?
そうでなくても一般個人用のパソコンですらいきなりコンセント抜いたらデータだけじゃなくハードウェアも破損する可能性がある。
電力の停止ってのは本当に最後の手段。 最後の手段を最初から頼りきりにするような脆弱なシステムではいけないよ。

49

49. 匿名処理班

  • 2022年08月09日 06:28
  • ID:SsTzUNYU0 #

※43
というかコンピュータがあまりに早過ぎると、想定してない動作やエラーが発生したときに人間の方が慌てて緊急停止したくても、停止までの操作の間にもコンピュータの超高速な処理速度により致命的問題が進行拡大し続け手遅れになる、ということだよな。
別にコンピュータがいきなり自我を持って人間に反乱しはじめるとか荒唐無稽な話じゃなく、車の運転でスピード出しすぎるとブレーキ踏んでも間に合わないのと全く同じ理屈の話だよねこれ。
工場機械で人が巻き込まれて死ぬ事故なんかでもそうだし。

50

50. 匿名処理班

  • 2022年08月09日 12:30
  • ID:8s7.axNH0 #

それでも人工知能は出来ないんだよな。
何かブレイクスルーが必要なんだろうけど、何なんだろうか

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