IBM ontwikkelt methode voor nabootsen geleidingssysteem hersenen

Wetenschappers van IBM hebben een systeem ontwikkeld voor elektrische geleiding op basis van een vloeistofcircuit. Het concept lijkt op de wijze waarop in de hersenen elektrische prikkels worden voortgeleid voor 'communicatie' binnen het zenuwstelsel.

Volgens de onderzoekers werkt hun systeem met een geladen vloeistof: hierin zitten ionen, elektrisch geladen varianten van atomen. De vloeistof loopt door circuits binnen een metalen structuur. Wanneer vloeistof met elektrisch geladen ionen door de circuits loopt, veranderen de eigenschappen van het metaal waardoor deze elektrische prikkels gaat geleiden. Om het systeem te laten functioneren, zou slechts een klein beetje elektriciteit nodig zijn, aldus de wetenschappers.

In de hersenen worden zenuwcellen eveneens geprikkeld door vloeistofstromen. Bij een zogenaamde depolarisatie stromen geladen natrium-ionen de cel binnen waardoor er een prikkel ontstaat die voortgeleid kan worden. Op basis van dit biologische systeem wordt neuronale communicatie mogelijk binnen het zenuwstelsel. Daardoor lijkt het door IBM ontwikkelde systeem erg op hoe elektrische geleiding in het lichaam werkt.

Mogelijk kunnen met het nieuwe geleidingsconcept computers worden ontwikkeld die in de basis lijken op hoe de hersenen werken. Volgens de wetenschappers werkt de geleiding binnen hun systemen sneller dan de prikkelgeleiding door een zenuwcel. Praktische toepassingen zijn er echter nog niet: de IBM-onderzoekers denken nog na over de volgende stappen.

Reacties (20)

[jcamps]

Het artikel mist de referentie naar de IBM newsroom van de achterliggende techniek.
http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/40702.wss

De essentie van deze technologie is dat alleen het wisselen van toestand (geleiding/isolatie) energie kost, en het behouden van de toestand niet. Vergelijk het maar met het display van je e-reader. Dus vooral relevant in situaties waar energie besparing belangrijk is.
Belangrijke doorbraak in halfgeleider technologie.

[g4wx3]

bij cmos tech is het ook het omschakelen, waarbij stroom vloeit. tijd een een hoog, of een laag, vloeit er geen stroom.

Echter gebeurt dit wel 3 000 000 000 keer per seconde met een miljard transistors tegelijk.

En dan begint het natuurlijk wel uit te maken...

Om de stroom die er vloeit te beperken, kan je bijvoorbeeld de spanning verlagen.
Echter als je de spanning verlaagt, moet je de clock vertragen, anders trek je heel de syn scheef:

hoog spanning, veel stroom
_|¨¨|_|¨¨|_
lagere spanning, minder stroom
_/¨¨\_/¨¨\_/¨¨\

Wat intel doet met de Haswell, is de chip zo aanpassen, dat deze op lagere spanning, geen problemen geeft, door transistors beter te timen. dit is natuurlijk enorm complex

De verkleining van het procede heeft dan weer de volgende uitleg:
Alles valt af te leiden van de formule:
I x t = C x U
De capaciteit slaat op de interconnects, die moeten worden opgeladen met stroom om een bepaalde spanning te bereiken, dit kost tijd
Hoe kleiner de interconnects, hoe kleiner de capaciteit, dus minder stroom, spanning kan ook weer omlaag.

Wat intel met de Pentium 4 heeft gedaan, was vooral de pipeline langer maken:
Dat is gewoon het aantal stappen om iets te berekenen langer maken.
Dat is een zeer goed werkende oplossing, sneller maken door te vertragen, zolang de pipeline niet te lang word

stel berekening in 1 stap 2 seconden, 2 seconden cpu bezet

stel berekening in 2 stappen van 1 seconde, de cpu berekend de eerste stap.
Data gaat door naar de tweede stap, cpu kan nieuwe data inladen in de eerste stap.

na 2 seconden is data berekend, maar in het eerste voorbeeld duurt het opnieuw 2 seconde voor het volgende resultaar.
bij het 2 voorbeeld, halveren we de tijd, en duur het nog maar 1 seconde om het volgende resultaar te berekenen.

bij het 2de heb je wel een extra buffer nodig tussen 2 stappen, die ook een klein beetje tijd kost en als je dus teveel stappen maakt werkt het weer averechts.
Die buffer is nodig om het tussenresultaat te bewaren, totdat de volgende stap vrij is. aangezien niet alle stappen even snel rond zijn. (uiteraard probeert men die wel zo goed mogelijk gelijk te houden. dus ook hier sleuteld intel aan.)

[Reactie gewijzigd door g4wx3 op 23 juli 2024 12:44]

[Verwijderd]

Goeie toevoeging. Door jouw commentaar wordt gelijk duidelijk dat er wel degelijk een toegevoegde waarde in deze techniek zit!

[Sibylle]

Om het artikel aan te vullen:

De vloeistof loopt niet door een metalen structuur, maar over een halfgeleider. Het bijzondere is echter dat deze halfgeleider samen met de omringende kanaalwanden onder invloed van de ionenstroom een 'metallic geleider' wordt. De eigenschappen van het metaal worden niet veranderd (als het überhaupt al een metaal is waarvan de kanaalwanden zijn gemaakt, dat kan ik niet vinden).

De snelheid van deze schakelingen zal waarschijnlijk nooit zo hoog zijn als de snelheid van conventionele transistors, en nog belangrijker: op dit moment is het nog niet eenduidig om een verbinding makkelijk te verbreken. Als dit wel mogelijk wordt, dan kunnen we computing netwerken gebaseerd op dit soort schakelingen bouwen.

De kracht van het brein zit hem niet zozeer in de individuele schakelingen (die dus erg lijken op het device van dit artikel) maar in de samenwerking van deze schakelingen in een uiterst complexe structuur van parallelschakelingen.

[zvbhvb]

Bovendien is het geheel meer dan de som van de delen net zoals onze hersenen.

[erdewit]

Dit zal enorm langzaam werken vergeleken met electronische schakelingen. De ionen die hier voor de geleiding zorgen zijn duizenden malen zwaarder en dus langzamer dan electronen.

Vergelijk ook de signaal-snelheid van een axon (zenuw uitloper) versus de snelheid van een electrisch signaal: Dit is in de orde van max 100 m/s versus bijna de lichtsnelheid.

[Pruts0r]

Doet iemand anders dit ook denken aan de gel packs van Startrek Voyager?

Referentie:
http://en.memory-alpha.org/wiki/Bio-neural_gel_pack

[rvdm88]

zou een "computerbrein" op basis van deze techniek ook vatbaar zijn voor bepaalde drugs die speciaal voor deze techniek ontworpen zijn? (snellere communicatie, overstimulatie, verlamming)

[WhatsappHack]

Lijkt me stug, daar zijn receptors voor nodig op een levende cel... Hebben deze atomen niet.

-edit-
Ter verduidelijking:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Receptor_(biochemie)
Al is zoals gewoonlijk het Engelse artikel vele malen beter en uitgebreider:
http://en.wikipedia.org/wiki/Receptor_(biochemistry)
http://en.wikipedia.org/w...drug_receptor_interaction

[Reactie gewijzigd door WhatsappHack op 23 juli 2024 12:44]

[aryan1171]

Eerlijk gezegd denk ik dat we ons daar nu nog geen zorgen over hoeven te maken.
Ik vraag me trouwens wel af hoe lang het nog gaat duren voordat al die onderzoeken
die de recreatie van zenuwen en hersenen betreffen hun vruchten gaan afwerpen.

Dit is namelijk weer een voorbeeld van een onderzoek wat geslaagd is, maar niks mee gedaan kan worden omdat onderzoek op andere fronten nog niet ver genoeg is.

Aangezien dit systeem sneller werkt dan een menselijk brein, vraag ik mij tevens ook de toepassing ervan af. Zou dit gebruikt kunnen worden in nieuwe generaties computers
die niet op de standaard manier werken? Zou dit voor het dagelijks leven echt veel veranderen?

Ik denk namelijk zelf dat de dag dat dit gebruikt kan gaan worden om bijvoorbeeld computers
te versnellen ver van ons af ligt. Laat staan gebruik in een menselijk lichaam (Het versnellen van reflexen, leren en denken bijvoorbeeld.).

[-Tom]

Eerlijk gezegd denk ik dat we ons daar nu nog geen zorgen over hoeven te maken.
Ik vraag me trouwens wel af hoe lang het nog gaat duren voordat al die onderzoeken
die de recreatie van zenuwen en hersenen betreffen hun vruchten gaan afwerpen.

"Biotech is probably the most powerful and fastest growing technology sector and (...)"
http://blog.ted.com/2013/...-do-in-a-diy-biotech-lab/

Ik denk dat je je daar behoorlijk op verkijkt. Er gaat ontzettend veel geld om in de biotech. Bovenstaande TED is een erg interessante uitzending in dat opzicht.

[Verwijderd]

Ik vraag me vooral af, indien we zover zijn dat we het menselijk brein kunnen simuleren, wie hiervan gaan profiteren.

Kijken we nu naar wie het meeste profiteert van de resultaten van duizenden jaren wetenschap, dan denk ik dat de nerds en hun erfgenamen er relatief bekaaid vanaf komen. Het zijn de bazen van de multinationals die er de grootste vruchten van plukken.

Natuurlijk profiteren wij, als gewoon volk, ook wel. Maar wat nu als iemand inderdaad een brein uitvindt. Zijn wij dan nog wel nodig? Heeft de wetenschap dan alleen maar gediend om een kleine groep mensen (*) heel rijk te maken en de rest heel arm?

Edit: (*) die misschien maar een 0,001% aandeel in de wetenschappelijke kennis heeft

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 12:44]

[Aham brahmasmi]

Als het computerbrein ook receptoren voor neurotransmitters heeft die door drugs beïnvloed kunnen worden, ja. Het hangt er dus vanaf hoe natuurgetrouw het computerbrein gemaakt wordt.

[daantjuh68]

offtopic maar wel waardig om te zeggen :

g4wx3 bedankt voor de info!
Sibylle ook bedankt voor de info!

vult goed aan !

[Verwijderd]

Ja aan Startrek is het eerste waaraan ik dacht haha

[Verwijderd]

Ik dacht aan John Connor :l

[zvbhvb]

Dan hoort AI op een gegeven moment ook tot het verleden?