Fan: Kompyuter arxitekturasi mustaqil ish mavzu: Neyrokompyuterlar Bajardi: Yuldashev Umrbek Tekshirdi: Xudayberganov Otaxon Xorazm 2022 Neyrokompyuterlar Reja

Sun’iy intellekt rivojlanish yo`nalishlari

Sun’iy intellekt-informatikaning bir bulagi bulib, uning maqsadi chegaralangan tabiiy til asosida EXM bilan muloqot qilib, odatda intellektual deb xisoblanadigan masalalarni foydalanuvchi dasturchi tomonidan dastur vositalarini tuzishdir.

Bilimlarga asoslangan tizimlar yaratish va bilimlarni takdim etish. Bu sun’iy intellektning asosiy yo`nalishi bulib xisoblanadi. Ular ekspert tizimlari yadrosini tashkil etuvchi bilimlarni tavsiflash modellari, bilimlar bazalari yaratish bilan bogliqdir.
Ijod va uyinlar. Odatda sun’iy intellekt uzida labirint modeli va evristika yotgan shaxmat, shashka kabi intellektual uyin masalalarini mujassamlashtirgan.
Tabiiy tilga yakin interfeysni yaratish va mashina yordamida tarjima kilish. 50- yillarda sun’iy intellekt izlanishlarida mashina yordamida tarjima qilish yo`nalishi katta urin tutgan. Bu yo`nalishdagi birinchi dastur ingliz tilidan rus tiliga tarjima qiluvchi dasturdir. Birinchi qadam suzma-suz tarjima qilish dasturi bulib, u samarali chiqmadi. Xozirgi davrda murakkabrok model ishlatiladi, unda bir necha bloklardan iborat tabiiy til elementlarini taxlil qilish asos bulib xisoblanadi.
Intellektual robotlar. Robotlar - inson mexnatini avtomatlashtiruvchi elektromexanik qurilmalardir. Robotlarni yaratish fikri qadimiy bulib xisoblanadi. Robot suzi esa 20 - yillarda chex yozuvchisi Karel Chapek tomonidan taklif etilgan. Birinchi Robotlar yasalishidan boshlab xozirgacha uning bir necha avlodi almashdi.
O`z-o`zini xosil kiluvchi yoki intellektual robotlar.  Bu robot texnikasining rivojlanishida oxirgi pirovard maqsadidir. Intellektual robotlar yaratishdagi asosiy muammo - uning kurish qobiliyatini yaratish muammosidir. Xozirgi vaqtda jaxonda yiliga 60 mingdan ortik robotlar yaratilmoqda.
Neyrokompyuter bu tabiiy asab tizimlari tamoyillariga asoslangan ma'lumotlarni qayta ishlashga mo'ljallangan qurilma . Ushbu tamoyillar rasmiylashtirildi, bu esa sun'iy neyron tarmoqlari nazariyasi haqida gapirish imkonini berdi. Neyrokompyuterlar muammosi haqiqiy fizik qurilmalarni qurishda yotadi, bu nafaqat oddiy kompyuterda sun'iy neyron tarmoqlarini simulyatsiya qilish, balki kompyuterning ishlash printsiplarini o'zgartirish imkonini beradi, chunki ular sun'iy neyron tarmoqlari nazariyasiga muvofiq ishlaydi deyish mumkin bo'ladi. Qayta ishlash va xotira birliklarining kombinatsiyasi bo'lgan raqamli tizimlardan farqli o'laroq, neyroprotsessorlar juda oddiy protsessorlar orasidagi bog'lanishlarda taqsimlangan xotirani o'z ichiga oladi, ularni ko'pincha rasmiy neyronlar yoki bir xil rasmiy neyronlarning bloklari deb atash mumkin. Shunday qilib, protsessorlar tomonidan aniq funktsiyalarni bajarishda asosiy yuk tizim me'morchiligiga to'g'ri keladi, uning tafsilotlari, o'z navbatida, o'zaro bog'liqlik bilan belgilanadi. Ma'lumotlar xotirasi va algoritmlarini havolalar tizimi (va ularning og'irliklari) orqali namoyish etishga asoslangan yondashuv konnektizm deb ataladi.
Neyrokompyuterlarning uchta asosiy afzalliklari:

1. 
   Neyroinformatikaning barcha algoritmlari juda parallel va bu allaqachon yuqori ishlashning kafolati.
   
2. 
   Neyrosistemalarni osonlikcha shovqin va halokatga juda chidamli qilish mumkin.
   
3. 
   Barqaror va ishonchli neyrosistemalar parametrlarning sezilarli darajada tarqalishiga ega bo'lgan ishonchsiz elementlardan yaratilishi mumkin. Neyrokompyuterlarni ishlab chiquvchilar AVM - analog kompyuterlarning barqarorligi, tezligi va parallelligini zamonaviy kompyuterlarning ko'p qirraliligi bilan birlashtirishga intiladi.
   

Zamonaviy neyrokompyuterlar
Ko'pgina tadqiqot guruhlarining uzoq muddatli sa'y-harakatlari natijasida ko'plab "o'rganish qoidalari" va neyron tarmoqlari arxitekturalari, ularning texnik qo'llanmalari va amaliy muammolarni hal qilish uchun neyron tarmoqlardan foydalanish texnikasi to'plangan. Ushbu intellektual ixtirolar neyron tarmoqlarining "hayvonot bog'i" shaklida mavjud. Hayvonot bog'idagi har bir tarmoq o'ziga xos arxitekturaga, o'quv qoidalariga ega va muayyan muammolarni hal qiladi. So'nggi o'n yil ichida strukturaviy elementlarni standartlashtirish va ushbu "hayvonot bog'i" ni "texnopark" ga aylantirish bo'yicha jiddiy ishlar olib borildi: hayvonot bog'idan har bir neyron tarmoq ma'lum bir tuzilishga ega ideal universal neyrokompyuterda amalga oshiriladi.
Ideal neyrokompyuterning funktsional tarkibiy qismlarini aniqlashning asosiy qoidalari (Mirkesga ko'ra): 1. Nisbiy funktsional izolyatsiya: har bir komponent aniq funktsiyalar to'plamiga ega. Uning boshqa tarkibiy qismlar bilan o'zaro ta'sirini oz sonli so'rovlar deb ta'riflash mumkin.
2. Boshqa tarkibiy qismlarni o'zgartirmasdan har qanday komponentning turli xil dasturlarini almashtirish qobiliyati.
Neyrokompyuter bozori asta-sekin paydo bo'lmoqda. Hozirgi vaqtda har xil yuqori parallel turli xil neyro-akseleratorlar (koprotsessorlar) turli xil vazifalar uchun keng qo'llanilmoqda. Bozorda umumiy foydalanishga mo'ljallangan neyrokompyuter modellari kam, chunki ularning aksariyati maxsus dasturlar uchun amalga oshiriladi. Neyrokompyuterlarning misollari neyrokompyuter Sinapsidir (Siemens, Germaniya), NeuroMatrix protsessori. "Neurocomputers: Development, Application" ixtisoslashtirilgan ilmiy-texnik jurnali nashr etiladi. Neyrokompyuterlar bo'yicha har yili konferentsiyalar o'tkaziladi. Texnik nuqtai nazardan, bugungi neyrokompyuterlar bir xil buyruqlar va bir nechta ma'lumotlar oqimlari (MSIMD arxitekturasi) parallel oqimlari bilan hisoblash tizimlari. Bu massiv parallel hisoblash tizimlarini rivojlantirishning asosiy tendentsiyalaridan biridir.
Sun'iy asab tarmog'i xuddi kompyuter dasturi kabi (neyro) kompyuterdan (neyro) kompyuterga uzatilishi mumkin. Bundan tashqari, uning asosida ixtisoslashtirilgan yuqori tezlikda analog qurilmalar yaratilishi mumkin. Nerv tarmog'ini universal (neyro) kompyuterdan begonalashtirishning bir necha darajasi ajratilgan: universal qurilmada o'rganadigan va muammolar kitobini boshqarish, algoritmlarni o'rganish va arxitektura modifikatsiyasini boshqarish uchun boy imkoniyatlardan foydalanadigan, o'rganish va o'zgartirish qobiliyatisiz begonalashtirishni tugatish, faqat o'qitilgan tarmoqning ishlashi ...
Nerv tarmog'ini uzatishga tayyorlash usullaridan biri bu og'zaki nutqdir: o'qitilgan neyron tarmoq foydali ko'nikmalarni saqlab qolish bilan minimallashtiriladi. Minimallashtirilgan tarmoqning tavsifi yanada ixcham va ko'pincha aniq talqin qilishga imkon beradi.
Neyrokompyuter arxitekturasi
Neyrokompyuterning neyroxipslar to'plami (raqamli, analog, analograqamli) shaklida ma'lum bo'lgan amallari; harakatning turli xil fizikaviy tamoyillarini (optik, molekulyar, kvant) amalga oshiradigan o'rnatilgan birliklar, apparat vositalari; muammolarni hal qilish uchun neyron tarmoq algoritmlarini amalga oshiradigan dasturiy ta'minotga ega klassik ish stantsiyalari yoki turli xil arxitekturadagi superkompyuterlar (qarang Neyron tarmoq). Ixtisoslashgan neyroxipslar ko'pincha qayta ishlash matritsalari (sistolik protsessorlar) asosida amalga oshiriladi. Bunday neyroxipslar an'anaviy RISC protsessorlariga yaqin [ing. cheklangan (qisqartirilgan) ko'rsatmalar to'plami kompyuter] va protsessor elementlarining ma'lum sonini birlashtiradi va boshqaruv va qo'shimcha mantiq, qoida tariqasida, qo'shimcha sxemalarga asoslanadi. Neyroxiplarning boshqa protsessorlardan asosiy farqi - bu ixtisoslashgan neyron tarmoq mantiqiy asosidan yoki o'ziga xos me'moriy echimlardan foydalangan holda hisoblashning yuqori parallelligini ta'minlashdir. Nerv tarmog'ini mantiqiy asosda amalga oshirish uchun neyron tarmoq algoritmlarini namoyish etish imkoniyatidan foydalanish neyroxiplar ishini keskin oshirishning asosiy shartidir.
Shuningdek, neyrosignal protsessorlar mavjud bo'lib, ularning yadrosi odatdagi raqamli signallarni qayta ishlash (DSP) protsessorlaridan iborat bo'lib, chipda amalga oshirilgan qo'shimcha mantiq xarakterli neyron tarmoq operatsiyalarining bajarilishini ta'minlaydi (masalan, qo'shimcha vektorli protsessor va boshqalar).
Alohida xotiraga ega bo'lgan ko'p protsessorli hisoblash tizimlari (VC) asosida N.ning arxitekturasi aloqa tarmog'i orqali kompyuter kompleksiga birlashtirilgan elementar mashinalar (EM) asosida qurilgan. Har bir EM markaziy protsessor (CPU) va tasodifiy kirish xotirasidan (OP) iborat; chunki har bir protsessor o'z xotirasiga ega, shuning uchun bu nom - bo'lingan RAM bilan hisoblash kompleksi. Kompyuter kompleksi etarlicha avtonom EMlardan iborat bo'lganligi sababli, ushbu tuzilmani ko'p mashinali kompyuter kompleksi deb hisoblash mumkin. EM deb atalmish asosida amalga oshiriladi. transputer [transputer = TRANSfer (transmitter) + comPUTER (kalkulyator), 1979 yilda "Inmos" (Buyuk Britaniya) firmasi tomonidan ishlab chiqilgan]. Transputer - bu katta (juda katta) integral mikrosxemaning (VLSI) bitta mikrosxemasida yaratilgan ko'p protsessorli tizimlarni yaratish elementidir. Ularning paydo bo'lishining ob'ektiv sababi bitta kristallda 16 bitli (va biroz keyinroq 32 bitli) mikroprotsessor, xotira va 4 kanalli adapterni (bir-biridan mustaqil va markaziy protsessordan mustaqil ravishda ishlaydigan ketma-ket aloqa interfeyslari) amalga oshirish imkoniyati edi. ... Bu birinchi marta echilayotgan masalaning murakkabligiga mos protsessorlar sonini tanlash imkoniyati bilan ularni dizayner sifatida yig'ish bilan hisoblash tizimlarini yaratishga imkon berdi. Massa parallelizmiga ega bo'lgan kompyuterlar, 2, 4, 8, 16 protsessorlar soni bo'lgan klassik ko'p protsessorli kompyuterlardan farqli o'laroq (qoida tariqasida, endi yo'q) 4, 8, 10, 16, 32, 128, 256 protsessorlari bo'lgan kompyuterlar deb tushuniladi. , 512, 1024 va boshqalar, unda protsessorlarning soniga (jismoniy hajm yoki xarajat) qarab ishlashning chiziqli (yoki deyarli chiziqli) o'sish printsipi kuzatiladi. Bunday kompyuterlarning paydo bo'lishi Inmos kompaniyasi tomonidan T414 transputerining rivojlanishi bilan bog'liq. Oddiy mikroprotsessorlardan farqli o'laroq, chipdagi transputer quyidagilarni amalga oshirdi: 32-bitli mikroprotsessor; hajmi 2 Kbayt bo'lgan chipdagi tasodifiy kirish xotirasi (RAM); to'rt kanalli adapter. T800 transputerining navbatdagi versiyasini yaratish uchun Inmosga 5 yil vaqt ketdi. Unga ikkita blok kiritildi: suzuvchi nuqta operatsiyalarini bajarish uchun blok; hajmi 4 KB bo'lgan chipdagi operativ xotira. Shuningdek, ultra yuqori unumdor kompyuterlar qurilishining transputer mafkurasining afzalliklari dasturiy ta'minot, VLSI interfeysi tizimi (kanal, grafik, tasvirni kiritish va boshqalar), muammoga yo'naltirilgan VLSI tizimi (signallarni, tasvirlarni, disk tizimlarini qayta ishlash, trigonometrik funktsiyalarni amalga oshirish va boshqalar) ishlab chiqildi. .). Interfeys va muammoga yo'naltirilgan translyatorli VLSIlar transkompyuterlar singari standart aloqa kanallari yordamida kaskad qilish xususiyatiga ega edi. 1990-yillarda ishlab chiqilgan transputer tizimlari dasturiy ta'minot va apparat emulyatorlari sifatida N.ning eng samarali tatbiqi bo'ldi (bir tizimni boshqasining qobig'ida ishlashga mo'ljallangan boshqa dasturlar yoki qurilmalarning ishlashini takrorlash).

Neyrokompyuterlarning tasnifi

Neyrokompyuter va neyron tarmoqlari arxitekturasi asosida neyrokompyuterlar mantiq turi (raqamli, analog va gibrid) bo'yicha tasniflanadi; neyron tarmoq algoritmlarini amalga oshirish turi - to'liq apparatli dasturlar bilan va dasturiy ta'minot va apparatni amalga oshirish bilan (neyroalgoritmlar faqat o'qiladigan xotirada saqlanganda - ROM); chiziqli bo'lmagan o'zgarishlarni amalga oshirish tabiati - neyronlarning qattiq tuzilishi bilan (apparat amalga oshirilgan) va neyronlarning sozlanishi tuzilishi bo'lgan neyrokristallar (qayta dasturlashtirilgan); neyron tarmoqlari strukturasining egiluvchanligi - qattiq va o'zgaruvchan neyron tarmoq tuzilishi bilan (ya'ni, neyron tarmoqlari topologiyasi qat'iy yoki egiluvchan holda amalga oshiriladi). Konstruktiv amalga oshirish nuqtai nazaridan N. kartochkalar va modullar va konstruktiv-avtonom tizimlar shaklida amalga oshiriladigan mahsulotlarga bo'linishi mumkin. Kartalar (virtual neyrokompyuterlar) shaklida qilingan N., qoida tariqasida, standart kompyuterning kengaytiriladigan uyasiga o'rnatishga mo'ljallangan. Boshqa tomondan, modullar ko'rinishidagi N. standart interfeys yoki shinalar orqali xost-kompyuter (xost kompyuter) bilan bog'langan. N.ning konstruktiv-avtonom tizimlar ko'rinishidagi apparatini amalga oshirishga yondashuvlarni hisobga olgan holda, shuni ta'kidlash kerakki, har xil vazifalar uchun har xil yuqori parallel tezlatgichlarning keng qo'llanilishiga qaramay, to'liq ishlaydigan N. modellari soni kam, chunki ko'pchilik ulardan maxsus dasturlar uchun ishlatiladi.
Xulosa
Men bu mavzuda neyrokompyuterlar haqida,ularning avzalliklari haqida,nerokompyuterlarning axtitekturasi va inson hayotidagi foydali ko’plab jihatlari borligini o’rgandim.