Cỗ máy tính mô phỏng hoạt động của não người với khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp một cách cực kỳ nhanh chóng có thể trở thành hiện thực bởi các nhà nghiên cứu đã tạo nên một thiết bị cực nhỏ hoạt động giống như liên kết giữa các tế bào thần kinh (synapse) với hiệu suất cao hơn tất cả các thiết bị tương tự từng được tạo ra trước đây. Thiết bị này không chỉ mở đường cho sự ra đời của những con robot thông minh, xe tự lái, hệ thống data mining, chẩn đoán y học, phân tích chứng khoáng mà còn giúp các nhà nghiên cứu tạo nên các hệ thống giao tiếp giữa não người và máy móc trong tương lai.
Lee Tae-Woo, nhà khoa học vật liệu tại Đại học khoa học kỹ thuật Pohang, Hàn Quốc, người dẫn đầu nhiên cứu lần này cho biết rằng sức mạnh tính toán cực kỳ lớn của não bộ con người đều bắt nguồn từ các liên kết thần kinh. Những nghiên cứu trước đây cho thấy não người có khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh và gần 1 triệu tỷ kết nối giữa các tế nào này. Tại mỗi kết nối (synapse), một tế bào thần kinh sẽ gởi tín hiệu với tốc độ 10 lần mỗi giây.
Trên lý thuyết, não người có thể thực hiện 10 triệu tỷ tác vụ mỗi giây. Trong một phép so sánh, theo thông tin từ bảng thống kê 500 máy tính mạnh nhất thế giới TOP500 thì cỗ máy tính được cho là mạnh nhất thế giới hiện nay - Tianhe-2 ở Trung Quốc - chỉ có thể thực hiện được 55 triệu tỷ phép tính mỗi giây. Tuy nhiên, vấn đề đáng nói ở đây là các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra não người chỉ tiêu thụ 20W năng lượng, nghĩa là chỉ đủ để một chiếc bóng đèn có thể sáng mờ, trong khi Tianhe-2 tiêu thụ tới 17,8MW điện năng và con số này đủ để chạy 900.000 chiếc bóng đèn.
Nói cách khác, việc tạo nên một cỗ máy tính bắt chước hoạt động của não người phải đảm bảo 2 mục tiêu là sức mạnh và hiệu suất. Theo nhà nghiên cứu Lee thì "việc phát triển các synapse nhân tạo với khả năng có thể sánh với synapse sinh học thật của con người là một bước tiến cực kỳ quan trọng." Cho tới hiện nay, các synapse nhân tạo tiêu thụ khoảng 10 femto joules mỗi khi tế bào thần kinh phát tín hiệu. Còn bây giờ mẫu synapse nhân tạo của Lee chỉ cần khoảng 1,23 femto joules cho mỗi tác vụ và đây chính là kỷ lục thấp nhất từng đạt được trước giờ. Để tiện so sánh, một quả táo nhỏ rơi xuống từ độ cao 1 mét sẽ tạo nên khoảng 1 triệu tỷ femto joules động năng.
Dựa trên thành công này, Lee tin rằng cuối cùng thì rào cản về hiệu suất của những cỗ máy mô phỏng hoạt động não người sẽ trở thành hiện thực và thậm chí là sức mạnh còn cao hơn não thật. Về bản chất, những synapse nhân tạo này cũng là một dạng transistor hoặc dễ hiểu hơn là một chiếc công tắc điện hoạt động dựa trên việc đóng mở.
Trong một thử nghiệm, nhóm đã gắn 144 synapse nhân tạo trên 1 tấm wafer 10cm, ở trung tâm của thiết bị này là những sợi dây dẫn đường kính chỉ khoảng từ 200 - 300 nano mét (để so sánh, tóc người trung bình có đường kính khoảng 100.000 nano mét). Và chính nhờ kích thước cực nhỏ mà thiết bị này có mức tiêu thụ năng lượng cực thấp. Đồng thời, thiết bị này được tạo ra từ một loại vật liệu hữu cơ bọc chồng lên nhau, giúp hệ thống synapse có thể giữ hoặc thả các e, tương tự như một synapse thật hoạt động.
Sắp tới, nhóm nghiên cứu cho biết sẽ tiếp tục tăng cường hiệu suất hoạt động của những synapse nhân tạo, đồng thời tạo nên những hệ thống có sức mạnh ngày càng tiến gần tới khả năng của não bộ con người hơn và thậm chí là còn mạnh hơn nữa. Đồng thời họ cũng tìm cách dùng công nghệ in 3D để tạo nên những bảng mạch synapse nhân tạo nhằm giải quyết luôn vấn đề chi phí, từ đó hứa hẹn khả năng thương mại hóa hơn. Vậy là cuối cùng, những cỗ máy hoạt động giống não người không còn là ước mơ xa vời nữa mà đã nằm trong tầm tay chúng ta.
Lee Tae-Woo, nhà khoa học vật liệu tại Đại học khoa học kỹ thuật Pohang, Hàn Quốc, người dẫn đầu nhiên cứu lần này cho biết rằng sức mạnh tính toán cực kỳ lớn của não bộ con người đều bắt nguồn từ các liên kết thần kinh. Những nghiên cứu trước đây cho thấy não người có khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh và gần 1 triệu tỷ kết nối giữa các tế nào này. Tại mỗi kết nối (synapse), một tế bào thần kinh sẽ gởi tín hiệu với tốc độ 10 lần mỗi giây.
Trên lý thuyết, não người có thể thực hiện 10 triệu tỷ tác vụ mỗi giây. Trong một phép so sánh, theo thông tin từ bảng thống kê 500 máy tính mạnh nhất thế giới TOP500 thì cỗ máy tính được cho là mạnh nhất thế giới hiện nay - Tianhe-2 ở Trung Quốc - chỉ có thể thực hiện được 55 triệu tỷ phép tính mỗi giây. Tuy nhiên, vấn đề đáng nói ở đây là các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra não người chỉ tiêu thụ 20W năng lượng, nghĩa là chỉ đủ để một chiếc bóng đèn có thể sáng mờ, trong khi Tianhe-2 tiêu thụ tới 17,8MW điện năng và con số này đủ để chạy 900.000 chiếc bóng đèn.
Nói cách khác, việc tạo nên một cỗ máy tính bắt chước hoạt động của não người phải đảm bảo 2 mục tiêu là sức mạnh và hiệu suất. Theo nhà nghiên cứu Lee thì "việc phát triển các synapse nhân tạo với khả năng có thể sánh với synapse sinh học thật của con người là một bước tiến cực kỳ quan trọng." Cho tới hiện nay, các synapse nhân tạo tiêu thụ khoảng 10 femto joules mỗi khi tế bào thần kinh phát tín hiệu. Còn bây giờ mẫu synapse nhân tạo của Lee chỉ cần khoảng 1,23 femto joules cho mỗi tác vụ và đây chính là kỷ lục thấp nhất từng đạt được trước giờ. Để tiện so sánh, một quả táo nhỏ rơi xuống từ độ cao 1 mét sẽ tạo nên khoảng 1 triệu tỷ femto joules động năng.
Dựa trên thành công này, Lee tin rằng cuối cùng thì rào cản về hiệu suất của những cỗ máy mô phỏng hoạt động não người sẽ trở thành hiện thực và thậm chí là sức mạnh còn cao hơn não thật. Về bản chất, những synapse nhân tạo này cũng là một dạng transistor hoặc dễ hiểu hơn là một chiếc công tắc điện hoạt động dựa trên việc đóng mở.
Trong một thử nghiệm, nhóm đã gắn 144 synapse nhân tạo trên 1 tấm wafer 10cm, ở trung tâm của thiết bị này là những sợi dây dẫn đường kính chỉ khoảng từ 200 - 300 nano mét (để so sánh, tóc người trung bình có đường kính khoảng 100.000 nano mét). Và chính nhờ kích thước cực nhỏ mà thiết bị này có mức tiêu thụ năng lượng cực thấp. Đồng thời, thiết bị này được tạo ra từ một loại vật liệu hữu cơ bọc chồng lên nhau, giúp hệ thống synapse có thể giữ hoặc thả các e, tương tự như một synapse thật hoạt động.
Sắp tới, nhóm nghiên cứu cho biết sẽ tiếp tục tăng cường hiệu suất hoạt động của những synapse nhân tạo, đồng thời tạo nên những hệ thống có sức mạnh ngày càng tiến gần tới khả năng của não bộ con người hơn và thậm chí là còn mạnh hơn nữa. Đồng thời họ cũng tìm cách dùng công nghệ in 3D để tạo nên những bảng mạch synapse nhân tạo nhằm giải quyết luôn vấn đề chi phí, từ đó hứa hẹn khả năng thương mại hóa hơn. Vậy là cuối cùng, những cỗ máy hoạt động giống não người không còn là ước mơ xa vời nữa mà đã nằm trong tầm tay chúng ta.
