Читать «Структурный анализ систем» онлайн - страница 46

Компьютер оснащен процессором в 1 миллион ядер и способен выполнять более 200 триллионов действий в секунду, причем каждый из его чипов имеет 100 миллионов движущихся частей.

В отличие от традиционных компьютеров SpiNNaker уникален тем, что не отправляет большие объемы информации из пункта A в пункт B. Вместо этого он имитирует работу человеческого мозга, одновременно отправляя миллиарды небольших объемов информации в тысячи разных мест.

На создание суперкомпьютера ушло 20 лет разработки, более 10 лет строительства, а также 15 миллионов фунтов стерлингов.

«SpiNNaker полностью пересматривает способ работы обычных компьютеров. Машина больше похожа на мозг, чем на традиционный компьютер.

В конечном итоге создатели компьютера хотят увеличить процессор до 1 миллиарда ядер, что составляет лишь один 1% от объема человеческого мозга, который состоит из чуть менее 100 миллиардов нейронов, которые связаны между собой примерно 1 квадриллионом (это 1 с 15 нулями) синапсов. Для сравнения: мозг мыши состоит из почти 100 миллионов нейронов.

Одно из его фундаментальных применений — помочь нам понять, как работает наш собственный мозг. Это просто невозможно сделать на других машинах.

SpiNNaker уже имитировал работу базальных ганглий — области мозга, которую затрагивает болезнь Паркинсона. Это означает, что на компьютере можно тестировать фармпрепараты.

Теперь нейробиологи, управляя беспрецедентно большим симулятором, смогут раскрыть секреты работы человеческого мозга, а инженеры смогут разрабатывать большие нейронные сети в роботах, чтобы они могли ходить, разговаривать и двигаться.

5.28. Пример 9.40. Ультразвуковой хирургический инструмент

Радиофизики Томского государственного университета создали рабочую модель ультразвукового хирургического инструмента для коагуляции (спайки) тканей.

Хирургический инструмент для коагуляции создан на основе ультразвукового волновода — это искусственный направляющий канал со звукоотражающими стенками, в котором распространяется волна.

К волноводу присоединен пьезоэлемент, на который подается электрическое напряжение, возбуждающее колебания, и инструмент входит в резонанс. Благодаря этому соединения испытывают минимум нагрузки, не перегреваются, инструмент может служить дольше.

Радиофизики разработают целый ряд хирургических инструментов: помимо инструмента для коагуляции тканей они создадут нож, пилу и ножницы. Ультразвуковые колебания от 10 до 100 кГц и амплитудой 5—50 мкм уменьшат трение между тканями и лезвием, благодаря этому хирург будет тратить меньше усилий, а операция пройдет быстрее и станет безопаснее — сократится кровопотеря, заживление будет происходить быстрее. При помощи ультразвуковых инструментов можно «склеивать» сосуды, удалять тромбы, удалять катаракту глаза и производить другие действия.

5.29. Пример 9.41. Технология Brain Gate

В последние годы интерфейс мозг-компьютер, разработанный в рамках международного консорциума BrainGate, позволил людям управлять роботизированной рукой и печатать на виртуальной клавиатуре, используя лишь силу мыслей. В основе системы BrainGate лежит крошечный чип, который имплантируется в моторную кору головного мозга пользователя. Используя 100 встроенных электродов, этот чип обнаруживает электрическую активность отдельных нервных клеток. Данные об электрических сигналах отправляются на компьютер. Он использует ранее «обученные» алгоритмы для выявления конкретных паттернов (моделей) активности мозга, связанных с мыслями пользователей о выполнении той или иной задачи. Затем компьютер отправляет соответствующие команды на управляемое устройство.