PostHeaderIcon 1.Колоректальный рак.2.Дефицит железа в организме человека.3.Уникальные свойства обычного укропа.4.Пугающие технологии будущего.5.Протон легче, чем мы думали.6.Искусственный мозг можно создать уже сейчас.

Колоректальный рак.

Злокачественное новообразование толстого кишечника — злокачественный рост в толстой кишке и её придатке — червеобразном отростке. 
Вследствие неточного перевода английского термина (англ. colorectal cancer) часто обобщённую группу таких опухолей называют упрощённо колоректальным раком, хотя в русском языке это более узкий термин (не включающий в себя, в частности, лимфому толстого кишечника); английский же термин охватывает также и рак прямой кишки. 
Эпидемиология. 
Каждый год в мире выявляется более 600 тысяч новых случаев рака толстой кишки. В России заболеваемость составляет около 50 тысяч новых случаев в год. Далеко не все случаи колоректального рака выявляются даже на поздней стадии, показатель составляет не более 70 %. 
Этиология. 
Рак толстой кишки — полиэтиологическое заболевание, то есть может иметь под собой множество причин. К ним относятся: генетические факторы, факторы внешней среды (включая питание, канцерогены), воспалительный процесс в кишечнике. 
Хотя генетика колоректального рака остается до конца не раскрытой, последние исследования показывают её большое значение в развитии болезни. Так, наследственная мутация в гене APC является причиной семейного аденоматозного полипоза, при котором у пациента имеется почти 100% вероятность развития рака толстой кишки к возрасту 40 лет. 
Синдром Линча (наследственный рак толстой кишки без полипоза) также связан с высоким риском возникновения рака толстой кишки в возрасте до 50 лет. В отличие от семейного аденоматозного полипоза, при синдроме Линча чаще страдает проксимальный отдел толстой кишки. Пациенты с данным синдромом также подвержены высокому риску развития рака яичников и тела матки в молодом возрасте. Синдром обусловлен ошибками репликации в генах hMLH1, hMSH2, hMSH6, hPMS1, hPMS2 и, возможно, других, ещё не известных. 
Факторы риска. 
Диетические — употребление пищи, бедной клетчаткой и богатой твердыми животными жирами. 
Чрезмерное употребление алкоголя. 
Ожирение. 
Курение. 
Воспалительные заболевания кишечника. 
Прогноз. 
По причине поздней диагностики, летальность от этого заболевания довольно высока и достигает 40 % в течение года с момента выявления болезни. 
Наиболее частым органом, в который метастазирует колоректальный рак, является печень. Это обусловлено особенностями венозного оттока от кишечника, который осуществляется через систему воротной вены печени. По данным некоторых авторов, наличие метастазов в печени при колоректальном раке достигает 50 % (Curtiss, 1995). 
По данным Viganò, пятилетняя выживаемость у пациентов с метастазами колоректального рака в печени без специфического лечения не превышает 2 %, а медиана выживаемости колеблется в пределах 6,6—10 мес. 
В настоящее время смертность после резекций печени по поводу метастазов колоректального рака составляет менее 6 %, а в крупных специализированных клиниках менее 3 %.
______________________________________________________________________________________________

Дефицит железа в организме человека — симптомы железодефицитной анемии.

Железо является важным природным элементом, который необходим для здоровья человека, дефицит железа часто приводит к анемии. Железодефицитная анемия — это гематологический синдром, характеризующийся нарушением синтеза гемоглобина в крови человека вследствие дефицита железа и проявляющийся анемией и сидеропенией. 
Недостаток железа в организме может быть связан с плохим питанием, с потерей большого количества крови, либо с кровотечением во время менструального цикла у женщин. 
Симптомы недостатка железа в организме. 
В этом списке мы приводим симптомы недостатка железа в организме человека (железодефицитной анемии): 
-повышенная утомляемость; 
-опухшие лодыжки или отек в других суставах; 
-выпадение и ломкость волос; 
-бледная кожа; 
-отсутствие аппетита; 
-частые инфекции из-за низкого иммунитета; 
Самым простым способом борьбы с железодефицитной анемией является потребление продуктов богатых железом. Основными продуктами с повышенным содержанием железом являются: красное мясо, птица, рыба, сердце, печень, креветки и крабы, тофу, орехи, семена льна, кунжута, капуста, кориандр, чернослив, фасоль, горох, чечевица, коричневый рис и др. 
Тем не менее, в любом случае на самолечение серьезно рассчитывать не стоит! Обнаружив у себя вышеописанные симптомы важно сделать анализ крови, чтобы детектировать дефицит железа в организме. Если врач считает, что уровень железа в крови очень низкий, он может назначит диету, а также дополнительный прием лекарственных препаратов железа в течение определенного времени (иногда продолжительностью до нескольких месяцев). 
Вы должны понимать, что продукты богатые железом имеют важное значение на всех этапах жизни, их следует употреблять регулярно, особенно беременным женщинам, детям и пожилым людям, поскольку именно эти категории людей имеют наибольшую потребность в железе. 
Продуктов, богатые железом.
Продукт Содержание железа, мг/100 г продукта 
Какао-порошок 14,8. 
Печень свиная 12,6. 
Печень говяжья 6,9. 
Горох 6,8. 
Крупа гречневая 6,7. 
Фасоль 5,9. 
Почки говяжьи 5,9. 
Шоколад молочный 5,0. 
Сердце говяжье 4,7. 
Сердце свиное 4,0. 
Язык говяжий 4,0. 
Крупа овсяная 3,9. 
Хлеб ржаной 3,9. 
Дрожжи 3,2. 
Курага 3,2. 
Изюм 3,0. 
Чернослив 3,0. 
Фундук 3,0. 
Говядина 2,9. 
Яйцо куриное 2,5. 
Орехи грецкие 2,3. 
Яблоки 2,2.
Свинина 1,9. 
Печень трески 1,9.
Суточная потребность организма в железе. 
Суточная потребность железа, как это можно видеть в таблице варьируется в зависимости от возраста и пола, а женщины имеют большую потребность в железе, чем мужчины, особенно во время беременности и кормления грудным молоком. 
Возраст (Мужчинам-М, Женщинам-Ж, Беременным-Б, Кормящим-К) 
От рождения до 6 месяцев — 0.27мг(М), 0.27мг(Ж). 
7–12 месяцев — 11мг(М), 11мг(Ж). 
1–3 года — 7мг(М), 7мг(Ж). 
4–8 лет — 10мг(М), 10мг(Ж). 
9–13 лет — 8мг(М), 8мг(Ж). 
14–18 лет — 11мг(М), 15мг(Ж), 27мг(Б), 10мг(К). 
19–50 лет — 8мг(М), 18мг(Ж), 27мг(Б), 9мг(К). 
51+ год — 8мг(М), 8мг(Ж). 
Симптомы избытка железа. 
Симптомы избытка железа в крови, такие как усталость, слабость и боль в животе трудно заметить, особенно у детей раннего возраста, потому что их часто путают с другими распространенными заболеваниями, такими как кишечные инфекции, например. 
В общем, избыток железа приводит к изменению цвета кожи, которая становиться серо-голубых оттенков или металла, и, как правило, вызвано гемохроматозом, генетическое заболевание, при котором всасывание железа в кишечнике увеличивается. 
Основными симптомами избытка железа в крови являются: 
утомляемость; 
слабость; 
импотенция; 
боли в животе; 
потеря веса; 
боль в суставах; 
выпадение волос; 
изменения менструального цикла; 
нарушения сердечного ритма; 
отеки. 
Помимо гемохроматоза, высокие уровни железа в крови могут быть вызваны частым переливанием крови или чрезмерном потреблением добавок железа. 
Железо, которое находится в избытке в организме может накапливаться в таких органах, как сердце, печени и поджелудочной железы, что может привести к осложнениям в виде увеличение количества жира в печени, циррозу печени, раку, учащенному сердцебиению, диабету и артриту. Кроме того, эта проблема также может вызвать преждевременное старение вследствие накопления свободных радикалов в клетках. 
Как улучшить усвоение железа для борьбы с анемией? 
Для улучшения всасывания железа в кишечнике рекомендуется потреблять цитрусовые фрукты (например апельсины или грейпфруты), ананасы, вишню, наряду с пищей богатой железом, приведенной в таблице 1, помимо этого избегать частого использования антацидных лекарственных препаратов, таких как омепразол. 
Усвояемость железа улучшается, когда он находится в форме «гема», которая присутствует в продуктах животного происхождения, таких как мясо, печень и яичный желток. Некоторые пищевые продукты, такие как тофу, бобовые ростки также содержат железо, но этот тип не является железом гема и поглощается в кишечнике в незначительных количествах. 
Советы по увеличению всасывания железа в ЖКТ: 
-Избегайте употребления продуктов, богатых кальцием с основными приемами пищи, таких как йогурт, пудинг, молоко или сыр, потому что кальций является естественным ингибитором абсорбции железа; 
-Избегайте употребления продуктов, содержащих много клетчатки, которая снижает эффективность поглощения железа; 
-Избегайте чрезмерного употребления сладостей, красного вина, шоколада и некоторых трав, потому что они содержат полифенолы и фитаты, которые являются ингибиторы абсорбции железа; 
-Ешьте фрукты, богатые витамином С, такие как апельсин, киви вместе с железосодержащими продуктами; 
-Избегайте потребления молочных продуктов вместе основными приемами пищи, так как кальций уменьшает всасывание железа; 
-Избегайте потребления кофе и чая, так как они содержат вещества, называемые полифенолы, которые уменьшают всасывание железа; 
-Избегайте постоянного использования препаратов для лечения изжоги, потому что железо лучше усваивается с повышенной кислотности желудка; 
-Ешьте продукты, богатые фруктоолигосахаридами, такие как соевые бобы, артишоки, спаржа, цикорий, чеснок и бананы. 
Препараты для повышения гемоглобина и борьбы с анемией.
Рекомендуемая дозировка железосодержащих добавок/препаратов и продолжительность лечения варьирует в зависимости от возраста пациента и степени тяжести анемии. Лечение проводится только длительным приёмом препаратов трёхвалентного железа. Стоит отдельно отметить, что существенный прирост гемоглобина, в отличие от улучшения самочувствия, будет не скорым не ранее чем через месяц-полтора 
Актиферрин, 
Гемофер, 
Сорбифер Дурулес, 
Тотема, 
Тардиферон, 
Фенюльс, 
Ферроплекс. 
Длительность лечения анемии.
Для лечения железодефицитной анемии требуется по крайней мере 3 месяца приема препаратов железа, пока запасы железа в организме не будут восстановлены. Таким образом, через 3 мес. после начала лечения рекомендуется сделать анализ крови на уровень железа. 
Препараты для борьбы с анемией кроме железа могут содержать фолиевую кислоту и витамин В12, которые также помогают в борьбе с анемией. 
Как правило, неправильное использование добавок железа вызывает такие проблемы, как изжога, тошнота и запоры, которые могут быть смягчены с помощью коррекции дозировки. 
Виды железосодержащих препаратов.
Пероральные железосодержащие препараты продаются в жидкой форме, и как правило, предназначенных для детей. Наиболее известной добавкой является сульфат железа, который следует принимать натощак и часто вызывает побочные эффекты, такие как тошнота и изжога, но есть и другие виды, которые вызывают меньше побочных эффектов. 
В некоторых случаях железосодержащие препараты пациентам вводятся внутримышечно или внутривенно, то есть парентерально. 
Побочные эффекты препаратов железа: 
Изжога и жжение в желудке; 
Тошнота и рвота; 
Металлический привкус во рту; 
Полное ощущение желудка; 
Диарея или запор. 
Тошнота и дискомфорт в желудке увеличивается в зависимости от дозы препарата и обычно происходит от 30 до 60 минут после приема добавки, но может исчезнуть после первых 3 дней лечения. В любом случае, проводить курс лечения дефицита железа в организме необходимо под контролем врача, ведь железодефицитная анемия довольно опасный недуг и может вызывать осложнения.
______________________________________________________________________________________________

Уникальные свойства обычного укропа.

Укроп способствует снижению артериального и внутриглазного давления, эффективен при лечении атеросклероза мозговых сосудов, головной боли, почечно- и желчнокаменной болезни.
Семена укропа используют для профилактики заболеваний почек. Для приготовления настоя столовую ложку растёртых семян заливают стаканом кипятка, настаивают 10-15 минут и пьют по столовой ложке три-четыре раза в день.
Для профилактики стенокардии чайную ложку измельчённых семян заливают 300 мл кипятка, настаивают в течение часа, процеживают и пьют по половине стакана три раза в день.
При циститах, приступе бронхиальной астмы народные целители рекомендуют принимать по 100 мл два-три раза в день 30-минутный настой, приготовленный из двух столовых ложек семян и 400 мл кипятка.
Другой настой действенен как мочегонное средство, а также в качестве отхаркивающего при воспалительных заболеваниях дыхательных путей. Его готовят так: столовую ложку семян заливают стаканом кипящей воды, дают настояться 15-20 минут, процеживают, добавляют мёд и принимают в охлаждённом виде по столовой ложке четыре-пять раз в день. По утверждению целителей, у людей, принимающих регулярно этот настой, укрепляется нервная система, снижается кровяное давление, прекращаются мигрени, проходит бессонница. С бессонницей прекрасно справляется и отвар семян укропа (50 г семян на 0,5 л) в красном вине, который принимают по 50 мл на ночь.
При туберкулёзе лёгких эффективным средством считается горячее молоко со щепоткой толчёных плодов укропа.
Примочками из семян укропа лечат конъюнктивит и предупреждают появление катаракты.
Крепким отваром из укропного семени полезно умываться людям, страдающим угревой сыпью, а слабым – обладательницам нежной кожи для поддержания её эластичности.
_____________________________________________________________________________________________

Пугающие технологии будущего, от которых нам лучше отказаться.

Чем глубже мы погружаемся в 21 первый век, тем отчетливее проступают фантастические возможности, которые перед нами открываются. И тем отчетливее мы испытываем мрачные чувства, когда о них думаем. 
1. Военные нанотехнологии.
Едва ли что-нибудь еще может положить конец нашему правлению на Земле быстрее, чем военные — или сильно испорченные — нанотехнологии молекулярной сборки. 
Эта угроза проистекает из двух чрезвычайно мощных сил: неконтролируемое самовоспроизводство и экспоненциальный рост. Нигилистическое правительство, негосударственный агент или частное лицо может разработать микроскопические машины, которые поглотят критически важные ресурсы нашей планеты со скоростью лесного пожара (очень быстро), при этом плодясь в огромном количестве и оставляя бесполезные побочные продукты на своем пути — футурологи называют этот сценарий «серой слизью».
2. Разумные машины.
Однажды мы подарим машинам искусственное сознание, это уже принимается как само собой разумеющееся. Но прежде чем двигаться вперед к такому будущему, нам нужно очень серьезно подумать. Возможно, будет слишком жестоким строить функциональный мозг внутри компьютера — и это касается как животных, так и человеческих эмуляций.
3. Искусственный сверхинтеллект.
Как заявил Стивен Хокинг в начале этого года, искусственный интеллект может быть нашей худшей ошибкой в истории. Много раз мы обсуждали то, что появление сверхчеловеческого интеллекта может стать катастрофой. Появление систем, которые намного быстрее и умнее нас, откинет нас на задний план. 
Мы окажемся во власти того, что пожелает искусственный сверхинтеллект — и непонятно, удастся ли нам создать дружественный искусственный интеллект. Нам придется решить эту проблему как можно быстрее, иначе развитие искусственного сверхинтеллекта может положить конец человеческой расе.
4. Путешествия во времени.
Путешествия во времени могут быть чертовски опасными. Любой фильм про запутанные временные линии расскажет вам о потенциальных опасностях, включая неприятные парадоксы. И даже если некая форма квантовых путешествий во времени станет возможна — когда создаются совершенно новые и раздельные временные линии — культурный и технологический обмен между разными цивилизациями вряд ли может закончиться хорошо.
5. Устройства для чтения мыслей.
Перспектива существования машин, которые могут читать мысли и воспоминания людей на расстоянии и не очень, с их согласия и без, вызывает опасения. Но такое вряд ли будет возможно, пока человеческий мозг не станет более тесно интегрирован с сетью и другими каналами связи.
6. Устройства для взлома мозга.
Существует возможность, что наше сознание можно будет изменить, вместе с нашими знаниями и воспоминаниями. Как только мы получим чипы в мозг и все барьеры падут, наше сознание будет открыто для всего Интернета и всех его зол.
Первый шаг по направлению к этой цели мы уже сделали. Не так давно международная группа неврологов начала эксперимент, который позволит участникам осуществлять связь от мозга к мозгу через Интернет. Классно, подумаете вы, но такая техническая телепатия открывает целый ящик Пандоры. Злоумышленник может получить возможность к модификации воспоминаний и намерений жертвы. 
7. Автономные роботы для уничтожения людей.
Потенциал автономных машин, убивающих людей, пугает всех — и, наверное, это первый пункт на повестке дня, с которым нужно начинать бороться.
«У нас пока нет машин, которые обладают общим интеллектом, близким к уровню человека. Но для операций автономных роботов с летальными способностями интеллект человеческого уровня не требуется. Строительство всевозможных роботизированных военных аппаратов уже идет полным ходом. Роботы-танки, самолеты, корабли, подлодки, роботы-солдаты — все это возможно уже сегодня», -футуролог Майкл Латорра.
8. Боевые патогены.
Это еще одна тема, которая волнует многих. В 2005 году Рэй Курцвейл и Билл Джой отмечали, что публикация геномов смертельных вирусов для всего мира будет убийственным рецептом. Всегда найдется идиот или кучка фанатиков, которые возьмут эту информацию на вооружение и либо реконструируют вирус с нуля, либо модифицируют существующие вирусы, сделав их еще более опасными, а потом выпустит в мир. 
Было подсчитано, например, что модифицированный птичий грипп мог бы уничтожить половину земного населения. А ученые из Китая и вовсе совместили птичий и свиной грипп, создав настоящего мутанта.
9. Виртуальные тюрьмы и пытки.
Какими будут пытки и тюрьмы, если люди смогут жить в течение сотен или тысяч лет? Что будет с заключенными, если их разумы загрузить в виртуальный мир?
«Преимущества бессмертия очевидны — но вместе с ним может увеличиться мера наказания. Если тридцать лет заключения сочтут слишком мягким наказанием, преступнику могут дать и пожизненное с учетом увеличенной продолжительности жизни. Пожизненное заключение превратится в несколько сотен лет, например. Правда, обществу может быть дороже содержать таких преступников. Но если же увеличение продолжительности жизни станет доступно повсеместно, долгожители несомненно внесут свой вклад в виде долгоживущей рабочей силы», — Этик Ребекка Роач.
10. Создание ада.
Этот вариант похож на предыдущий. Некоторые футурологи предвидят создание рая— использование передовых технологий, включая загрузку сознания и виртуальную реальность, которые превратят Землю в парадиз. 
Но если вы можете создать рай, вы можете создать и ад. Эта перспектива особенно пугает, если учесть неопределенную продолжительность жизни, а также практически безграничные возможности психологического и физического наказания. Сложно представить, что кто-то в принципе захочет разрабатывать такую вещь. Но этим кем-то может быть искусственный
_______________________________________________________________________________________________

Протон легче, чем мы думали.

Немецкие физики снова измерили массу протона, и она казалась намного меньше, чем в результатах предыдущих подобных экспериментов — на целых 30 миллиардных процента.
Протон не положишь в авоську и не повесишь на безмен; чтобы узнать массу частицы, её ловят в «ловушку» электрических полей, а потом, прикладывая магнитное поле, заставляют частицу описывать круги. Проходя по кольцевой траектории, протон осциллирует; частоту этих вибраций можно измерить и по ним вычислить массу, сравнив с эталонными — например, частотой вибрации ядра изотопа углерода 12С.
Но никакой эксперимент не совершенен, магнитные поля нестабильны, а оборудование — несовершенно, поэтому ошибки и неточности неизбежны, а измерения всегда полезно повторить с чуть изменённой методикой. На этот раз немецкий физики поймали в электронные ловушки одновременно ядро атома углерода и протон и очень быстро пропустили их через вторую ловушку, в которой производились измерения. новое значение массы протона оказалось равно 1.007276466583 атомным единицам массы. Это на 30 миллиардных процента меньше, чем в предыдущих результатах. 
Казалось бы, 30 миллиардных процента — это совсем немного, но для физиков чем точнее — тем лучше. Измерив массу антипротона, его отрицательно заряженного двойника, участники группы рассчитывают наконец объяснить неравномерное распределение материи и антиматерии во вселенной; для расчётов будет полезна любая, даже незначительная разница в массе между частицами и античастицами. Источник: popmech.ru
______________________________________________________________________________________________

Искусственный мозг можно создать уже сейчас.

Наступила пора вычислений, вдохновлённых устройством мозга. Алгоритмы, использующие нейросети и глубинное обучение, имитирующее некоторые аспекты работы человеческого мозга, позволяет цифровым компьютерам достигать невероятных высот в переводе языков, поиске трудноуловимых закономерностей в огромных объёмах данных и выигрывать у людей в го. 
Но пока инженеры продолжают активно развивать эту вычислительную стратегию, способную на многое, энергетическая эффективность цифровых вычислений подходит к своему пределу. Наши дата-центры и суперкомпьютеры уже потребляют мегаватты – 2% всего потребляемого электричества в США уходит на дата-центры. А человеческий мозг прекрасно обходится 20 Вт, и это малая доля энергии, содержащейся в потребляемой ежедневно еде. Если мы хотим улучшать вычислительные системы, нам необходимо сделать компьютеры похожими на мозг. 
С этой идей связан всплеск интереса к нейроморфным технологиям, обещающий вынести компьютеры за пределы простых нейросетей, по направлению к схемам, работающим как нейроны и синапсы. Разработка физических схем, похожих на мозг, уже довольно неплохо развита. Проделанная в моей лаборатории и других учреждениях по всему миру работа за последние 35 лет привела к созданию искусственных нервных компонентов, похожих на синапсы и дендриты, реагирующие и вырабатывающие электрические сигналы почти так же, как настоящие. 
Так что же требуется для того, чтобы интегрировать эти строительные блоки в полномасштабный компьютерный мозг? В 2013 году Бо Марр, мой бывший аспирант из Технологического института Джорджии помог мне оценить наилучшие современные достижения в инженерном деле и нейробиологии. Мы пришли к выводу, что вполне возможно создать кремниевую версию коры человеческого мозга при помощи транзисторов. Более того, итоговая машина занимала бы меньше кубического метра в пространстве и потребляла бы менее 100 Вт, что не так уж сильно отличается от человеческого мозга. 
Я не хочу сказать, что создать такого компьютер будет легко. Придуманная нами система потребует несколько миллиардов долларов на разработку и постройку, и для придания ей компактности в неё войдут несколько передовых инноваций. Также встаёт вопрос того, как мы будем программировать и обучать подобный компьютер. Исследователи нейроморфизма пока ещё бьются над пониманием того, как заставить тысячи искусственных нейронов работать вместе и как найти полезные приложение для псевдомозговой активности. 
И всё же тот факт, что мы можем придумать такую систему, говорит о том, что нам недолго осталось до появления чипов меньшего масштаба, пригодных для использования в портативной и носимой электронике. Такие гаджеты будут потреблять мало энергии, поэтому нейроморфный чип с высокой энергоэффективностью – даже если он возьмёт на себя лишь часть вычислений, допустим, обработку сигналов – может стать революционным. Существующие возможности, такие, как распознавание речи, смогут работать в шумных условиях. Можно даже представить себе смартфоны будущего, проводящие перевод речи в реальном времени в разговоре двух людей. Подумайте вот о чём: за 40 лет с момента появления интегральных схем для обработки сигналов, закон Мура улучшил их энергоэффективность примерно в 1000 раз. Очень похожие на мозг нейроморфные чипы смогут с лёгкостью превзойти эти улучшения, уменьшив потребление энергии ещё в 100 млн раз. В результате вычисления, для которых раньше нужен был дата-центр, уместятся у вас на ладони. 
В идеальной машине, приблизившейся к мозгу, нужно будет воссоздать аналоги всех основных функциональных компонентов мозга: синапсы, соединяющие нейроны и позволяющие им получать и реагировать на сигналы; дендриты, комбинирующие и проводящие локальные вычисления на базе входящих сигналов; ядро, или сома, регион каждого нейтрона, объединяющий вход с дендритов и передающий выход на аксон. 
Простейшие варианты этих основных компонентов уже реализованы в кремнии. Начало этой работе дал тот же самый металл-оксид-полупроводник, или MOSFET, миллиарды экземпляров которого используются для построения логических схем в современных цифровых процессорах. 
У этих устройств много общего с нейронами. Нейроны работают при помощи барьеров, управляемых напряжением, и их электрическая и химическая активность зависит в основном от каналов, в которых ионы двигаются между внутренним и наружным пространством клетки. Это гладкий, аналоговый процесс, в котором происходит постоянное накопление или уменьшение сигнала, вместо простых операций типа вкл/выкл. 
MOSFET тоже управляются напряжением и работают при помощи движений отдельных единиц заряда. А когда MOSFET работают в «подпороговом» режиме, не достигая порога напряжения, переключающего режимы вкл и выкл, количество текущего через устройство тока очень мало – менее одной тысячной того тока, что можно найти в типичных переключателях или цифровых затворах. 
Идею о том, что физику подпороговых транзисторов можно использовать в создании мозгоподобных схем, высказал Карвер Мид из Калтеха, способствовавший революции в области сверхбольших интегральных схем в 1970-х. Мил указал на то, что разработчики чипов не пользовались многими интересными аспектами их поведения, применяя транзисторы исключительно для цифровой логики. Этот процесс, как писал он в 1990-м, похож на то, будто «всю прекрасную физику, существующую в транзисторах, сминают до нолей и единиц, а затем на этой основе мучительно строят затворы AND и OR, чтобы заново изобрести умножение». Более «физический» или основанный на физике компьютер мог бы выполнять больше вычислений на единицу энергии, чем обычный цифровой. Мид предсказал, что такой компьютер и места будет занимать меньше. 
В последовавшие годы инженеры нейроморфных систем создали все базовые блоки мозга из кремния с высокой биологической точностью. Дендриты, аксон и сому нейрона можно сделать из стандартных транзисторов и других элементов. К примеру, в 2005 году мы с Итаном Фаркухаром создали нейронную схему из набора из шести MOSFET и кучки конденсаторов. Наша модель выдавала электрически импульсы, очень похожие на то, что выдаёт сома нейронов кальмара – давнего объекта экспериментов. Более того, наша схема достигла таких показателей с уровнями тока и потребления энергии близкими к существующим в мозгу кальмара. Если бы мы захотели использовать аналоговые схемы для моделирования уравнений, выведенных нейробиологами для описания этого поведения, нам пришлось бы использовать в 10 раз больше транзисторов. Выполнение таких расчётов на цифровом компьютере потребовало бы ещё больше места.
Синапсы и сома: транзистор с плавающим затвором (слева вверху), способный хранить различное количество заряда, можно использовать для создания координатного массива искусственных синапсов (слева внизу). Электронные версии других компонентов нейрона, типа сомы (справа), можно сделать из стандартных транзисторов и других компонентов. 
Синапсы эмулировать чуть сложнее. Устройство, ведущее себя, как синапс, должно уметь запоминать, в каком состоянии оно находится, отвечать определённым образом на входящий сигнал и адаптировать свои ответы со временем. 
К созданию синапсов есть несколько потенциальных подходов. Наиболее развитый из них – обучающийся синапс на одном транзисторе (single-transistor learning synapse, STLS), над которым мы с коллегами в Калтехе работали в 1990-х, когда я была аспирантом у Мида. 
Впервые мы представили STLS в 1994-м, и он стал важным инструментом для инженеров, создающих современные аналоговые схемы – к примеру, физические нейросети. В нейросетях у каждого узла сети есть связанный с ним вес, и эти веса определяют, как именно комбинируются данные с разных узлов. STLS был первым устройством, способным содержать набор разных весов и перепрограммироваться на лету. Кроме того, устройство энергонезависимо, то есть запоминает своё состояния, даже когда не используется – это обстоятельство значительно уменьшает потребность в энергии. 
STLS – это разновидность транзистора с плавающим затвором, устройства, используемого для создания ячеек в флэш-памяти. В обычном MOSFET затвор управляет проходящем через канал током. У транзистора с плавающим затвором есть второй затвор, между электрическим затвором и каналом. Этот затвор не соединён напрямую с землёй или любым другим компонентом. Благодаря такой электроизоляции, усиленной высококачественными кремниевыми изоляторами, заряд долгое время сохраняется в плавающем затворе. Этот затвор способен принимать разное количество заряда, в связи с чем может давать электрический отклик на многих уровнях – а это необходимо для создания искусственного синапса, способного варьировать свой ответ на стимул. 
Мы с коллегами использовали STLS, чтобы продемонстрировать первую координатную сеть, вычислительную модель, пользующуюся популярностью у исследователей наноустройств. В двумерном массиве устройства находятся на пересечении линий ввода, идущих сверху вниз, и линий вывода, идущих слева направо. Такая конфигурация полезна тем, что позволяет программировать соединительную силу каждого «синапса» отдельно, не мешая другим элементам массива. 
Благодаря, в частности, недавней программе DARPA под названием SyNAPSE, в области инженерного нейроморфинга произошёл всплеск исследований искусственных синапсов, созданных из таких наноустройств, как мемристоры, резистивная память и память с изменением фазового состояния, а также устройства с плавающим затвором. Но этим новым искусственным синапсам будет тяжело улучшаться на основе массивов с плавающим затвором двадцатилетней давности. Мемристоры и другие виды новой памяти сложно программировать. Архитектура некоторых из них такова, что обратиться к определённому устройству в координатном массиве довольно сложно. Другие требуют выделенного транзистора для программирования, что существенно увеличивает их размер. Поскольку память с плавающим затвором можно запрограммировать на большой спектр значений, её легче подстроить для компенсации производственных отклонений от устройства к устройству по сравнению с другими наноустройствами. Несколько исследовательских групп, изучавших нейроморфные устройства, пробовали внедрить наноустройства в свои разработки и в результате стали использовать устройства с плавающим затвором. 
И как же мы совместим все эти мозгоподобные компоненты? В человеческом мозге нейроны и синапсы переплетены. Разработчики нейроморфных чипов тоже должны избрать интегрированный подход с размещением всех компонентов на одном чипе. Но во многих лабораториях такого не встретишь: чтобы с исследовательскими проектами было проще работать, отдельные базовые блоки размещаются в разных местах. Синапсы могут быть размещены в массиве вне чипа. Соединения могут идти через другой чип, программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA). 
Но масштабируя нейроморфные системы, необходимо убедиться, что мы не копируем строение современных компьютеров, теряющих значительное количество энергии на передачу битов туда и сюда между логикой, памятью и хранилищем. Сегодня компьютер легко может потреблять в 10 раз больше энергии на передвижение данных, чем на вычисления. 
Мозг же, наоборот, минимизирует энергетическое потребление коммуникаций благодаря высокой локализации операций. Элементы памяти мозга, такие, как сила синапсов, перемешана с передающими сигнал компонентами. А «провода» мозга – дендриты и аксоны, передающие входящие сигналы и исходящие импульсы – обычно короткие по сравнению с размером мозга, и им не требуется много энергии для поддержания сигнала. Из анатомии мы знаем, что более 90% нейронов соединяются только с 1000 соседних. 
Другой большой вопрос для создателей мозгоподобных чипов и компьютеров – алгоритмы, которые должны будут работать на них. Даже слабо похожая на мозг система может дать большое преимущество перед обычной цифровой. К примеру, в 2004 году моя группа использовала устройства с плавающим затвором для выполнения умножения в обработке сигнала, и на это потребовалось в 1000 раз меньше энергии и в 100 раз меньше места, чем цифровой системе. За прошедшие годы исследователи успешно продемонстрировали нейроморфные подходы к другим видам вычислений для обработки сигналов. 
Но мозг всё ещё остаётся в 100 000 раз эффективнее этих систем. Всё оттого, что хотя наши текущие нейроморфные технологии используют преимущества нейроноподобной физики транзисторов, они не используют алгоритмы подобные тем, что использует мозг для своей работы. 
Сегодня мы только начинаем открывать эти физические алгоритмы – процессы, которые смогут позволить мозгоподобным чипам работать с эффективностью, близкой к мозговой. Четыре года назад моя группа использовала кремниевые сомы, синапсы и дендриты для работы ищущего слова алгоритма, распознававшего слова в аудиозаписи. Этот алгоритм показал тысячекратное улучшение в энергоэффективности по сравнеию с аналоговой обработкой сигналов. В результате, уменьшая напряжение, подаваемое на чипы и используя транзисторы меньшего размера, исследователи должны создать чипы, сравнимые по эффективности с мозгом на многих типах вычислений. 
Когда я 30 лет назад начинала исследования в области нейроморфизма, все верили в то, что разработка систем, похожих на мозг, даст нам удивительные возможности. И действительно, сейчас целые индустрии строятся вокруг ИИ и глубинного обучения, и эти приложения обещают полностью преобразовать наши мобильные устройства, финансовые учреждения и взаимодействие людей в общественных местах. 
И всё же эти приложения очень мало полагаются на наши знания о работе мозга. В следующие 30 лет мы без сомнения сможем увидеть, как эти знания всё более активно используются. У нас уже есть множество основных аппаратных блоков, необходимых для преобразования нейробиологии в компьютер. Но мы должны ещё лучше понять, как эта аппаратура должна работать – и какие вычислительные схемы дадут наилучшие результаты.  geektimes.ru

Комментарии запрещены.

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Январь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Дек    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  
Архивы

Январь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Дек    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031