| Название НИОКТР |
Исследовательское проектирование гибридных нейроморфных вычислителей
|
| Аннотация |
Увеличение плотности компоновки электронных компонентов при создании классических фон-неймановских компьютеров ограничено физическими и технологическими причинами, при этом энергопотребление вычислителей растет пропорционально площади кристалла. Одним из возможных способов решения данной проблемы выступает переход к нейроморфным вычислениям, в том числе реализуемым на новой элементной базе, поддерживающей распределенную модель вычислений в памяти, что позволяет добиться лучшей энергоэффективности и производительности. В то же время разработка нейроморфной электроники существенно ограничена дефицитом соответствующих средств моделирования и проектирования: существует лишь небольшое число специализированных программных средств, причем для каждой новой архитектуры нейроморфного компьютера необходима разработка новых модулей или целых программных комплексов для их проектирования и обучения.
Одним из ключевых вызовов при создании нейроморфных компьютеров является отсутствие консенсуса в научной среде по поводу наиболее релевантной модели биологического нейрона, лежащей в их основе. Так, широко известен электрофизический подход, основанный на измерении потенциалов биологических нейронов и оперирующий понятиями теории электрических цепей. Другим популярным способом синтеза моделей нейронов является биохимический подход, оперирующий с моделями, основанными на концентрации и взаимном преобразовании вещества. Данные подходы часто разрабатываются разными научными группами, и рассматриваются отдельно друг от друга, что приводит к недостаточной адекватности моделей нейронов биологическим прототипам и снижению характеристик нейроморфных вычислителей. Ни одна из существующих концепций не позволяет охватить все многообразие динамики реального биологического нейрона, что образует известное противоречие в науке и практике, ограничивающее развитие нейроморфных компьютеров. Для разрешения данного противоречия в проекте предлагается создать новые математические и исполняемые модели биологических нейронов, основанные на концепции гибридного электронно-химического вычислителя. Разработав лабораторную установку химического многокомпартментального нейрокомпьютера, коллектив авторов предполагает синтезировать новые гибридные модели искусственных нейронов, обладающие большей адекватностью биологическим прототипам. Для оценки адекватности полученных моделей предполагается использовать реальные данные о поведении нервных клеток.
В проекте также предлагается создание унифицированных программных компонентов САПР нейроморфных вычислителей, позволяющих проектировать, моделировать и обучать нейронные сети с мультифизической (электронной, химической, гибридной и др.) реализацией, в том числе используя пользовательские модели искусственных нейронов и иных компонентов нейронной сети.
Таким образом, проект направлен на решение научной проблемы моделирования и разработки электронно-химических нейроморфных систем путем создания специализированного математического, программного и аппаратного обеспечения средств моделирования и проектирования нейроморфных вычислителей. Применение указанных выше подходов, моделей, методов и средств автоматизации к разработке нового мультифизического электронно-химического вычислительного устройства позволит создать нейроморфную систему, которая будет использовать преимущества обоих - электрического и химического - подходов, для создания как релевантных модели биологических нейронных сетей, так и эффективных вычислительные структуры на их основе для решения практических задач машинного обучения.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
17460.0
|
| Дата начала |
2025-09-10
|
| Дата окончания |
2028-06-30
|
| Номер контракта |
25-71-10049
|
| Дата контракта |
2025-09-10
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
517.958:531.12
|
| Количество просмотров |
3
|
| Руководитель работы |
Копец Екатерина Евгеньевна
|
| Руководитель организации |
Семенов Александр Анатольевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ЛЭТИ" ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-11-18 06:09:23 UTC, 2025-11-18 06:09:23 UTC
|
| ОКПД |
Нет
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
спайковые нейронные сети; нейроморфная электроника; аппаратная реализация; импульсный нейрон; химический компьютер; резервуарные вычисления; Нейроморфные вычислители
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
27.35.30 - Математические модели механики частиц и систем
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Компьютерные, информационные науки и биоинформатика (разработка аппаратного обеспечения относится к разделу 2.2, социальный аспект относится к разделу 5.8); Прикладная математика
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
