Доступно ли компьютерам творчество?

[АrefievPV]

С помощью ИИ удалось создать нелогичные, но чрезвычайно эффективные микросхемы
https://newsstreet.ru/blog/technology/34723.html
Исследователи из Принстонского университета и Индийского технологического института использовали ИИ для сокращения времени и стоимости разработки новых чипов. Они обучили искусственный интеллект создавать сложные электромагнитные структуры и соответствующие схемы на основе заданных параметров за считанные часы.

Исследователи из Принстонского инженерного центра и Индийского технологического института использовали искусственный интеллект, чтобы сделать важный шаг к сокращению времени и затрат на разработку новых беспроводных чипов и открытию новых функций для удовлетворения растущего спроса на более высокую скорость и производительность беспроводной связи.

В статье, опубликованной 30 декабря в журнале Nature Communications, исследователи описывают свою методологию, в рамках которой ИИ создаёт сложные электромагнитные структуры и связанные с ними схемы в микрочипах на основе параметров проектирования. То, на что раньше требовались недели высококвалифицированной работы, теперь можно выполнить за несколько часов.

Искусственный интеллект, лежащий в основе новой системы, создал странные новые конструкции с необычными схемами. Каушик Сенгупта, ведущий исследователь, сказал, что эти конструкции нелогичны и вряд ли были бы разработаны человеком. Но они часто значительно превосходят даже лучшие стандартные микросхемы.

«Мы создаём сложные структуры, которые выглядят как случайные формы и при соединении с цепями они обеспечивают ранее недостижимую производительность. Люди не могут их по-настоящему понять, но они могут работать лучше», — сказал Сенгупта, профессор электротехники и вычислительной техники и содиректор NextG, программы партнёрства Принстона с промышленностью для разработки коммуникаций нового поколения.

Эти схемы можно усовершенствовать для более энергоэффективной работы или сделать их работоспособными в огромном диапазоне частот, что в настоящее время невозможно. Кроме того, этот метод позволяет синтезировать сложные структуры за считанные минуты, в то время как на создание обычных алгоритмов могут уходить недели. В некоторых случаях новая методология позволяет создавать структуры, которые невозможно синтезировать с помощью существующих методов.

Удай Ханкходже, соавтор и доцент кафедры электротехники в Индийском технологическом институте в Мадрасе, сказал, что новая технология не только повышает эффективность, но и обещает открыть новые подходы к решению задач проектирования, которые были недоступны инженерам.

«Эта работа представляет собой убедительное видение будущего, — сказал он. — ИИ не только ускоряет трудоёмкое электромагнитное моделирование, но и позволяет исследовать доселе неизведанное пространство проектирования и создавать потрясающие высокопроизводительные устройства, которые противоречат общепринятым правилам и человеческой интуиции».

Беспроводные чипы представляют собой комбинацию стандартных электронных схем, таких как те, что используются в компьютерных чипах, и электромагнитных структур, включая антенны, резонаторы, делители сигнала, сумматоры и другие элементы. Эти комбинации элементов собираются в каждом блоке схемы, тщательно разрабатываются вручную и оптимизируются для оптимальной работы.

Затем этот метод масштабируется для других схем, подсистем и систем, что делает процесс проектирования чрезвычайно сложным и трудоёмким, особенно для современных высокопроизводительных чипов, используемых в таких приложениях, как беспроводная связь, автономное вождение, радар и распознавание жестов.

«В классических конструкциях эти схемы и электромагнитные элементы тщательно соединяются друг с другом, элемент за элементом, чтобы сигнал проходил в чипе так, как мы хотим. Изменяя эти структуры, мы добавляем новые свойства, — сказал Сенгупта. — Раньше у нас был ограниченный выбор, но теперь возможностей гораздо больше».
Трудно осознать всю необъятность пространства проектирования беспроводных микросхем. Схемы в современных чипах настолько малы, а геометрия настолько детализирована, что количество возможных конфигураций чипа превышает количество атомов во Вселенной, сказал Сенгупта. Человеку невозможно понять такой уровень сложности, поэтому разработчики-люди и не пытаются. Они создают чипы снизу вверх, добавляя компоненты по мере необходимости и корректируя дизайн по мере сборки.

По словам Сенгупты, ИИ подходит к задаче с другой точки зрения. Он рассматривает чип как единое целое. Это может привести к странным, но эффективным решениям. Он сказал, что люди играют важнейшую роль в системе ИИ, отчасти потому, что ИИ может создавать как неэффективные, так и эффективные решения. ИИ может создавать элементы, которые не работают, по крайней мере, на данный момент. Это требует определённого уровня контроля со стороны человека.

«Есть подводные камни, которые по-прежнему требуют участия человека-дизайнера, — сказал Сенгупта. — Дело не в том, чтобы заменить человека-дизайнера инструментами. Дело в том, чтобы повысить производительность с помощью новых инструментов. Человеческий разум лучше всего подходит для создания или изобретения чего-то нового, а более рутинную, утилитарную работу можно переложить на эти инструменты».

Исследователи использовали ИИ для поиска и проектирования сложных электромагнитных структур, которые разрабатываются совместно с цепями для создания широкополосных усилителей. Сенгупта сказал, что будущие исследования будут включать в себя объединение нескольких структур и проектирование целых беспроводных микросхем с помощью системы ИИ.

«Теперь, когда это показало свою эффективность, мы прилагаем больше усилий, чтобы подумать о более сложных системах и конструкциях, — сказал он. — Это лишь верхушка айсберга с точки зрения того, что ждёт эту область в будущем».

[АrefievPV]

В России создан чип, работающий без электричества. На его основе будут создаваться автономные мини-роботы
https://www.cnews.ru/news/top/2025-02-10_v_rossii_sozdali_chip_dlya
Ученые Балтийского федерального университета им. И. Канта в Калининграде создали прототип химического чипа, работающий подобно нейронам мозга. Ему не нужно электричество, так как вместо электрического тока по его дорожкам бегут химические волны. Это может привести к созданию кажущихся сейчас фантастикой интеллектуальных устройств.

Чип без электропитания

Прототип первого химического чипа, который «работает подобно нейронам мозга», создали ученые Центра прикладной нелинейной динамики Балтийского федерального университета (БФУ) им. И. Канта в Калининграде, сообщили РИА «Новости».
Разработка способна производить вычисления без электропитания. Как предполагается, она ляжет в основу мягких химических роботов.

«Схема чипа в чем-то схожа с электронной микросхемой на полупроводниках, но вместо электрического тока по его дорожкам бегут химические волны. Такая передача сигналов по химическим волноводам напоминает распространение потенциала действия в аксонах живых нейронов. Если говорить совсем метафорично, то это, как если бы желе в баночке начало думать», — сказал старший научный сотрудник БФУ им. И. Канта Иван Проскуркин.

Вычислительные системы на основе реакции Белоусова-Жаботинского

Проскуркин описал чип как возбудимую реакционно-диффузионную среду реакции Белоусова-Жаботинского на основе специального полимера с вшитым катализатором.

Ученые разных стран мира разрабатывают химические вычислительные системы, основанные на реакции Белоусова-Жаботинского, с конца 1980 гг. Советский химик Борис Белоусов В 1951 г. открыл автоколебательную реакцию, опровергнув представление о том, что химические реакции могут быть только необратимыми. Позже Анатолий Жаботинский развил исследования и доказал их значимость для изучения нелинейной динамики, самоорганизации и биологических ритмов. Реакция Белоусова-Жаботинского позволяет воспроизводить спайковые (импульсные) режимы, характерные для биологических нейронов.

В БФУ им. И. Канта для изготовления чипа использовали запатентованную технологию фотопечати — нанесли на предметное стекло тонкий слой прегеля, который в течение нескольких минут экспонировался через специальную маску. Остатки прегеля удалили и на поверхности стекла осталась полимерная «интегральная схема». По словам ученых, этот процесс похож на фотолитографию, используемую в производстве кремниевых микросхем.

Химические волны, возбуждаемые в геле с помощью прикосновения серебряной проволоки, распространяются через асимметричные соединения только в одном направлении. Для этого был спроектирован специальный элемент — химический диод.

«Дизайн химического диода отличается от аналогов тем, что примыкающие части асимметричного соединения содержат разные катализаторы реакции Белоусова-Жаботинского и, как следствие, имеют разные пороги возбудимости. Результаты тестовых экспериментов и компьютерного моделирования позволяют утверждать, что такой подход существенно увеличивает надежность работы и срок службы диода», — пояснила руководитель Центра Анастасия Лаврова.

Перспективы создания химических компьютеров

«По мере усложнения нейроморфные химические чипы смогут выполнять некоторые вычислительные задачи, сохраняя при этом энергоэффективность и компактность. Эта инновация открывает перспективы для создания маленьких мягких полимерных роботов, способных самостоятельно перемещаться, манипулировать миниатюрными предметами и, возможно, даже обучаться», — отметила Лаврова.

О достижении экспериментального воплощения теоретической концепции химического нейрокомпьютера в реальное микроустройство БФУ им. И. Канта сообщил на своем сайте в октябре 2020 г.

«Мы также хотели бы, чтобы это микро-устройство работало на "химическом топливе", не используя электричества. В этом случае оно могло бы быть автономным», — сказал тогда руководитель Центра нелинейной химии БФУ им. И. Канта профессор Владимир Ванаг. Он заявил, что ученым удалось получить «первый в мире химический нейрокомпьютер с адаптивным поведением», который можно назвать химическим мозгом, а не компьютером.

Перспективы использования таких химических нейрокомпьютеров Ванаг назвал «фантастическими»: «Представьте себе полчища маленьких (около миллиметра в диаметре) разумных жучков, которые могут двигаться и совершать целенаправленные действия».

[василий андреевич]

  "совершать целенаправленные действия" - ключевое - направленное к цели. Как "жучки" научаются вырабатывать собственную цель?
  Какова цель нейрона? Химический диод должен быть сродни демону Максвелла - эдакому тепловому диоду, стоящему замок через отбор тех камней, которые случайно летят куда надо Стене.

[АrefievPV]

"совершать целенаправленные действия" - ключевое - направленное к цели. Как "жучки" научаются вырабатывать собственную цель?

Собственная цель (как и желание) вырабатывается у живой (а, следовательно, и разумной) системы, а этим «жучкам» можно задать «цель».

Например, я вот могу задать «цель» (и одновременно это будет и заданным «желанием») резиновому шнуру, растянув его. Его «целью» в растянутом состоянии будет прежнее (нерастянутое) состояние, а реализацией этой «цели» будет сокращение до нерастянутого состояния (возврат к прежнему состоянию). И для растянутого шнура направление к «цели» будет в сторону прежнего (нерастянутого) состояния. Понятно, что и желание у растянутого шнура будет одно – сократится.

И вообще, целеполагание, это просто рационализация желаний (формирование приоритета или равнодействующей между ними)  в рамках (и с позиции) какой-либо рациональной модели (мира, ситуации, жизненных приоритетов и т.д.).

Какова цель нейрона?

Свои цели/желания/стремления у него – самосохраниться, продолжать жить, выжить. А вот навязанные извне (другими клетками, межклеточным матриксом и т.д.) чужие цели/желания/стремления могут быть разные, но это будут уже не его собственные цели/желания/стремления, а цели/желания/стремления надсистемы (системы, в которой нейрон является только лишь элементом). В общем-то, такие навязанные извне чужие цели/желания/стремлению наличествуют практически у любой живой системы (особенно, находящейся в окружении других живых систем).

Химический диод должен быть сродни демону Максвелла - эдакому тепловому диоду,

Нет, не сродни – там всё происходит с затратой энергии (как и в электрическом диоде).

стоящему замок через отбор тех камней, которые случайно летят куда надо Стене.

«Куда надо», это с позиции наблюдателя. А люди, так вообще – в любой случайной и бессмысленной хрени пытаются выявить закономерность и смысл. И, что характерно, очень часто выявляют такие вот «закономерности» и умудряются наделить их «глубокими смыслами».

[василий андреевич]

Собственная цель (как и желание) вырабатывается у живой (а, следовательно, и разумной) системы, а этим «жучкам» можно задать «цель».

Еще лет десять назад на этом форуме заклевывали того, кто применит термин цель по отношению к нечеловеку, но ныне допускается. Поставить "выживание" вместо цели - своеобычно, но непродуктивно.
  По иному: поддержание симметрии при спонтанных нарушениях - ближе к понятию цельно-выживания.
  Можно и на резиновом жгуте, который эволюционирует-усложняется за счет тех спонтанных нарушений, которые залечиваются "рубцами" напряженных состояний то растянутости, то сжатости. Тогда быть в состоянии готовности противостоять неопределенным стрессам внешнего действия, значит, перераспределять области растяжения-сжатия, как минимизацию противодействия внешнему действию. Именно минимизация противодействия оставляет ту дельту энергий, которую можно присвоить.
  Получаем ту запрещенность классического мироописания, при которой тепловые флуктуации "холодного океана" утилизируются в "горячем конденсате химических реакций". Получаем представление о простейшей цели, как выборе-отборе, но лучше, перераспределении случайностей по нишам для конденсаций. Конденсация - это просто способ поглотить тепло без увеличения температуры.

  Вот и наши жучки из приведенной Вами статьи должны научаться вырабатывать обобществленную цель, как пространство с наинизшим потенциалом, "над" которым им предстоит проходить этапы усложнения в иерархические группировки, способные сделать отходы производства конденсирующимися доходами.