Как сделать аппаратные нейросети надёжнее: исследование учёного ТюмГУ

Большинство современных нейросетей работают как программы на компьютерах. Но существуют и другие решения — аппаратные нейросети, в которых вычисления выполняют специальные электронные компоненты. Один из них — мемристор. Он способен изменять и сохранять своё электрическое сопротивление, благодаря чему его можно использовать для создания электронных систем, работающих по принципам, сходным с биологическими нейронными сетями.

Проблема в том, что реальные компоненты и электрические цепи могут вести себя не совсем так, как предполагают расчёты. Из-за этого нейросеть может работать не так, как задумано. Александр ищет способы заранее предсказать такие отклонения и уменьшить их.

Проверить расчёты до создания устройства
Молодой ученый разработал математическую модель, которая описывает неидеальное поведение мемристора, изучил нежелательные явления в электрической схеме на основе мемристоров и диодов Зенера и предложил способ уменьшить их влияние. Кроме того, он разработал методику моделирования отдельного слоя нейросети.



Эти результаты помогут проверять работу электронных схем на компьютере, прежде чем испытывать их на реальных устройствах. Сейчас учёный работает над программой для моделирования слоя аппаратной нейросети и продолжает сопоставлять расчёты с экспериментами на лабораторных образцах.

Такие исследования необходимы для развития специальных процессоров, которые смогут выполнять нейросетевые вычисления непосредственно в электронных схемах. В перспективе подобные технологии могут использоваться в робототехнике, системах управления и принятия решений.

Работа над темой продолжается и за пределами лаборатории: после участия в форуме «Микроэлектроника» Александр установил контакты с другими исследовательскими группами и обсуждает возможное сотрудничество. Стипендия Президента России стала для него признанием значимости исследования и поддержкой дальнейшей научной работы.

Научный руководитель Александра — Сергей Юрьевич Удовиченко, доктор физико-математических наук, профессор, научный руководитель лаборатории мемристорных материалов.

Подготовка исследователей, способных решать актуальные научные и практические задачи, — один из ориентиров развития ТюмГУ в рамках пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования.


Источник:
Управление стратегических коммуникаций
Фото предоставлено Александром Неустроевым