Vědec v Japonsku prokázal, jak by lidské tělo bylo možné použít jako počítač ke zpracování dat a řešení složitých problémů.
Tento průlom je možný, protože lidská tkáň má vlastnosti užitečné pro určitý druh zpracování dat s názvem „Reservoir Computing“, autor studie Jo kobayashiDocent profesor na Katedře mechanické vědy a bioinženýrství University of Osaka, napsal v nové studii zveřejněné 20. března v časopise IEEE přístup.
Při výpočtu rezervoáru jsou vstupy přiváděny do systému s velkým počtem „uzlů“ nebo „rozměrů“ (nádrže) a poté interpretovány tak, aby izolovaly důležitá data nebo předpovídala budoucí výsledky. Zatímco v mnoha případech je nádrž digitální, je možné použít jiné fyzické systémy.
Aby bylo možné prokázat možnost použití lidské tkáně ke zpracování dat, požádal výzkumník účastníky, aby ohýbali zápěstí v různých úhlech.
Poté použil ultrazvuk k zobrazení výsledné deformace ve svalech. Z těchto údajů vytvořil počítačový model fyzické nádrže, který by mohl úspěšně napodobovat nelineární dynamické systémy při testování benchmarků.
Toho dosahuje pomocí deformačního pole ve svalu, aby představovalo stav nádrže. Nelinearita-skutečnost, že vstup neovlivňuje uzly v nádrži v přímé linii-umožňuje mapování vstupních signálů na vysokorozměrný stavový prostor, který usnadňuje komplexní výpočty. V tomto případě je vstupem signálním vzorem úhlu kloubu zápěstí.
Související: 3D tisková lidská mozková tkáň funguje jako skutečná věc
„Jednou z potenciálních aplikačních oblastí této technologie je nositelná zařízení,“ řekl Kobayashi v prohlášení. „V budoucnu je možné použít naši vlastní tkáň jako pohodlný výpočetní zdroj. Protože je v těle přítomna měkká tkáň, mohlo nositelné zařízení delegovat výpočty na tkáň a zvýšit výkon.“
Navrhl také, že tento proces lze aplikovat na lékařská a životopisová podpůrná zařízení, jakož i na další technologii interakce s lidskými stroji, které se spoléhají na lidskou tkáň pro další zdroje zpracování.
Výpočet v kbelíku s vodou
Jedním z běžných způsobů, jak ilustrovat, jak funguje výpočetní technika, je metoda „kbelík vody“. V tomto scénáři zahrnují nádrž řada vodních nádrží uspořádaných v mřížce nebo jiné formaci, přičemž trubky různých velikostí je spojují nelineárně. To znamená, že voda neprotéká v přímce z jedné nádrže do druhé. Místo toho může přidání vody nebo poruch do systému změnit hladinu nádrží na vodu v celém, nebo že voda může opustit nádrž v jednom bodě, ale poté bude později znovu zavedena jako výsledek jediného vstupu.
Vstupy se odrážejí v celém systému ve formě hladiny vody kolísající v různých nádržích a v průběhu času se dynamicky mění. Stav nádrže je v průběhu času zachycen měřením hladiny vody v každé nádrži a poté výsledky přečte a interpretuje trénovatelná počítačová vrstva.
Nádrž je zodpovědná za „zkreslení“ nebo „smíchání“ vstupního signálu mnoha různými nelineárními způsoby a generuje rozmanitou sadu časových prvků. Nádrž výslovně „nevyřeší“ nelineární rovnice v tradičním numerickém smyslu. Místo toho se učí napodobovat chování vstup-výstup systému řízené těmito rovnicemi. Nelinearity v nádrži mu umožňují zachytit a reprezentovat nelineární vztahy přítomné ve vstupních datech a podkladové dynamice systému.
Lidská tkáň může fungovat jako nádrž, protože sdílí některé vlastnosti s vodní nádrží. Pro jednoho má nelineární vlastnosti, konkrétně nelinearitu napětí napětí, což znamená, že vztah mezi stresem aplikovaným na tkáň a výsledným napětím není přímkou. Je to také viskoelastické, což znamená, že má jak elastický (jako gumový pás), tak viskózní (jako silná tekutina), když je deformován – jinými slovy, má fyzickou „paměť“ své minulé deformace a může tedy ukládat informace.
Kromě výše uvedených aplikací se výpočetní technika nádrže ukázala slibná při predikci chaotické systémy jako počasí. Bylo také navrženo jako způsob, jak předvídat jiné systémy, které se v průběhu času liší, věci jako Ceny akcií nebo Kvalita ovzduší. Interpretací předchozích dat prostřednictvím systému je možné předpovídat budoucí výsledky.
Jak zdůraznil Kobayashi, jeho práce je jen prvním krokem – zatímco v budoucnu znovu usazuje svůj potenciál.
„Tato studie provedla testy pouze pro srovnání; proto je nezbytné určit použitelnost skutečného výpočetního procesu v budoucích scénářích. Tato zjištění však připravují cestu pro úspěšné využívání dynamiky lidské tkáně v široké škále výpočetních úkolů a aplikací.“
