Horoscopo
Una red de nanocables imita el cerebro y aprende a escribir a mano con un 93,4% de precisión
Resumen: Los investigadores desarrollaron un sistema informático experimental, parecido a un cerebro biológico, que identificó con éxito números escritos a mano con una tasa de precisión del 93,4%.
Este avance se logró gracias a un nuevo algoritmo de entrenamiento que proporciona retroalimentación continua en tiempo real, superando a los métodos tradicionales de procesamiento de datos por lotes, lo que resultó en una precisión del 91,4 %.
El diseño del sistema incluye una serie autoorganizada de nanocables sobre electrodos, con memoria entrelazada y capacidades de procesamiento, a diferencia de las computadoras convencionales con módulos separados.
Este avance en la informática inspirada en el cerebro podría revolucionar las aplicaciones de IA, al requerir menos energía y sobresalir en el análisis de datos complejos.
Reflejos:
- El sistema de matriz de nanocables demostró capacidades de aprendizaje superiores, logrando una precisión del 93,4 % en la identificación de números escritos a mano.
- El algoritmo de entrenamiento único del sistema y el almacenamiento de memoria dentro de su estructura física lo distinguen de los enfoques informáticos tradicionales.
- Esta tecnología tiene potencial para aplicaciones de IA energéticamente eficientes capaces de procesar datos complejos y en evolución en tiempo real.
Fuente: UCLA
Un sistema informático experimental modelado físicamente a partir del cerebro biológico «aprendió» a identificar números escritos a mano con una precisión general del 93,4%.
La innovación clave del experimento fue un nuevo algoritmo de entrenamiento que proporcionaba al sistema información continua sobre su éxito en la tarea en tiempo real a medida que aprendía.
El algoritmo superó un enfoque convencional de aprendizaje automático en el que el entrenamiento se realizaba después de procesar un lote de datos, lo que produjo una precisión del 91,4%. Los investigadores también demostraron que la memoria de entradas pasadas almacenadas en el propio sistema mejoraba el aprendizaje. Por el contrario, otros enfoques informáticos almacenan la memoria en software o hardware separados del procesador de un dispositivo.
FONDO
Durante 15 años, investigadores del Instituto NanoSystems de California (CNSI) de UCLA han estado desarrollando una nueva plataforma de tecnología informática. La tecnología es un sistema inspirado en el cerebro formado por una red enredada de cables que contienen plata colocados sobre un lecho de electrodos.
El sistema recibe entradas y produce salidas mediante impulsos eléctricos. Los cables individuales son tan pequeños que su diámetro se mide en la nanoescala, en milmillonésimas de metro.
Los “pequeños cerebros plateados” son muy diferentes de las computadoras actuales, que contienen módulos separados de memoria y procesamiento compuestos de átomos cuyas posiciones no cambian cuando los electrones pasan a través de ellos.
Por el contrario, la red de nanocables se reconfigura físicamente en respuesta a un estímulo, con una memoria basada en su estructura atómica y distribuida por todo el sistema. Cuando los cables se superponen, se pueden formar o romper conexiones, un comportamiento análogo a las sinapsis en el cerebro biológico, donde las neuronas se comunican entre sí.
Colaboradores de investigación de la Universidad de Sydney desarrollaron un algoritmo simplificado para proporcionar entradas e interpretar resultados. El algoritmo está personalizado para explotar la capacidad cerebral del sistema para cambiar y procesar dinámicamente múltiples flujos de datos simultáneamente.
MÉTODO
El sistema similar a un cerebro estaba hecho de un material que contenía plata y selenio, que podía autoorganizarse en una serie de nanocables entrelazados encima de una serie de 16 electrodos. Los científicos entrenaron y probaron la red de nanocables utilizando imágenes de números escritos a mano, un conjunto de datos creado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y que a menudo se utiliza para evaluar sistemas de aprendizaje automático.
Las imágenes se transmitieron al sistema píxel a píxel mediante pulsos eléctricos que duraban cada una una milésima de segundo, con diferentes voltajes que representaban píxeles claros u oscuros.
IMPACTO
Aún en desarrollo, se espera que la red de nanocables requiera mucha menos energía que los sistemas de inteligencia artificial basados en silicio para realizar tareas similares. La red también se muestra prometedora en tareas que la IA actual lucha por lograr: dar sentido a datos complejos, como tendencias climáticas, tráfico y otros sistemas que cambian con el tiempo. Para ello, la IA actual requiere enormes cantidades de datos de entrenamiento y un gasto energético extremadamente elevado.
Con el tipo de codiseño utilizado en este estudio (hardware y software desarrollados en conjunto), las redes de nanocables podrían, en última instancia, desempeñar un papel complementario junto con los dispositivos electrónicos basados en silicio.
La memoria y el procesamiento similar al cerebro integrados en sistemas físicos capaces de adaptación y aprendizaje continuos pueden ser particularmente adecuados para la llamada “computación de borde”, que procesa datos complejos en el lugar sin requerir comunicación con servidores remotos.
Los usos potenciales incluyen la robótica, la navegación autónoma en máquinas como vehículos y drones, y la tecnología de dispositivos inteligentes que conforma el Internet de las cosas, así como el monitoreo de la salud y la coordinación de mediciones de sensores ubicados en varios lugares.
AUTORES
Los autores correspondientes del estudio son James Gimzewski, distinguido profesor de química en UCLA y miembro del CNSI; Adam Stieg, científico investigador de UCLA y director asociado de CNSI; Zdenka Kuncic, profesora de física de la Universidad de Sydney; y Ruomin Zhu, estudiante de doctorado de la Universidad de Sydney y también el primer autor. Otros coautores son Sam Lilak, quien recibió su doctorado en UCLA en 2022; y Alon Loeffler y Joseph Lizier de la Universidad de Sydney.
FONDOS
El estudio contó con el apoyo de la Universidad de Sydney y la Comisión Fulbright australiano-estadounidense.
Sobre esta noticia de investigación en neurociencia computacional
Autor: Nicole Wilkins
Fuente: UCLA
Contactar: Nicole Wilkins-UCLA
Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News.
Investigacion original: Acceso libre.
«Aprendizaje dinámico en línea y memoria de secuencias con redes de nanocables neuromórficos» por James Gimzewski et al. Comunicaciones naturales
Abstracto
Aprendizaje dinámico en línea y memoria de secuencias con redes de nanocables neuromórficos
Las matrices de nanocables (NWN) pertenecen a una clase emergente de sistemas neuromórficos que explotan las propiedades físicas únicas de los materiales nanoestructurados. Además de su estructura física similar a una red neuronal, los NWN también exhiben conmutación de memoria resistiva en respuesta a entradas eléctricas debido a cambios de conductancia similares a las sinapsis en las uniones de puntos de cruce entre nanocables y nanocables.
Estudios anteriores han demostrado cómo la dinámica neuromórfica generada por las NWN puede explotarse para tareas de aprendizaje temporal.
Este estudio amplía estos hallazgos al demostrar el aprendizaje en línea a partir de características dinámicas espaciotemporales utilizando tareas de clasificación de imágenes y recuperación de memoria de secuencia implementadas en un dispositivo NWN.
Aplicado a la tarea de clasificación de dígitos escritos a mano de MNIST, el aprendizaje dinámico en línea con el dispositivo NWN logra una precisión general del 93,4%.
Además, encontramos una correlación entre la precisión de la clasificación de clases de dígitos individuales y la información mutua. La tarea de memoria de secuencia revela cómo los patrones de memoria integrados en características dinámicas permiten el aprendizaje en línea y la recuperación de un patrón de secuencia espaciotemporal.
En general, estos resultados proporcionan una prueba del concepto de aprendizaje en línea a partir de la dinámica espaciotemporal utilizando NWN y explican con más detalle cómo la memoria puede mejorar el aprendizaje.
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Horoscopo
Scout Space seleccionado por AFWERX para desarrollar un marco de análisis de colisiones y mejorar la seguridad espacial – SatNews
Espacio Explorador Inc., un proveedor de servicios de observación espacial centrados en la seguridad espacial y el conocimiento integral del dominio espacial (SDA), anuncia su selección por parte de AFWERX para un contrato SBIR Fase I para avanzar en la seguridad espacial y la eficiencia operativa. En virtud de este contrato, la empresa desarrollará un marco de análisis de colisiones diseñado para mejorar las capacidades de autoprotección de las naves espaciales en tiempo real para identificar, rastrear y evitar colisiones espaciales con desechos.
Scout planea desarrollar el marco con una demanda computacional mínima y apunta a abrir nuevas vías para análisis de escenarios avanzados, contribuyendo así a la predicción y mitigación de posibles intercepciones del adversario. Esta capacidad es fundamental para proteger los activos espaciales críticos de los EE. UU., de conformidad con los objetivos estratégicos de la oficina del programa Espacio Tácticamente Responsivo (TacRS) y otras entidades del USSF.
“Los métodos tradicionales de predicción de colisiones, que se basan en cálculos de fuerza bruta, a menudo fallan en escenarios en tiempo real porque carecen de la agilidad necesaria para una autoprotección eficaz. » OBSERVACIÓN Philip Hover-Smoot, director ejecutivo de Scout Space. «El enfoque innovador de nuestro equipo para este problema no sólo podría equipar a las naves espaciales con autoprotección autónoma, sino también mejorar las capacidades operativas al estimar eficazmente las ventanas de la línea de visión de objetos espaciales críticos no rastreados».
Jordan Maxwell, Ph.D, ingeniero jefe de GNC Scout., agregado, “La tecnología que Scout está desarrollando aprovecha las limitaciones orbitales para permitir una identificación, seguimiento y evitación altamente eficiente de posibles colisionadores, todo ello a bordo de la nave espacial. Al eliminar la latencia de las comunicaciones terrestres, el enfoque de Scout puede facilitar la prevención de colisiones justo a tiempo, incluso con objetos pequeños y difíciles de rastrear, para naves espaciales habilitadas para SDA.
La compañía planea integrar este marco en su carga útil Space Domain Awareness (SDA) de próxima generación, lo que permitirá la detección de colisiones de objetos proliferados y la mitigación de riesgos.
Las opiniones expresadas son las del autor y no reflejan necesariamente la política o posición oficial del Departamento de la Fuerza Aérea, el Departamento de Defensa o el Gobierno de los Estados Unidos.
Scout Space se fundó en 2019 con la misión de permitir una nueva era de seguridad y transparencia espacial. Los productos y servicios espaciales de Scout, lanzados por primera vez en 2021, permiten a las naves espaciales ver y comprender lo que las rodea. La red de sensores orbitales distribuidos desarrollada por Scout mejorará significativamente la conciencia del dominio espacial (SDA) y garantizará un uso responsable del entorno espacial. La empresa es una startup respaldada por Techstars, MassChallenge y empresas con contratos gubernamentales y comerciales en curso. Scout ostenta el título de Startup of the Year® establishment® 2021.
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Horoscopo
“Sin precedentes”: el CO2 está aumentando 10 veces más rápido que en cualquier otro momento de la historia
Los investigadores que llevan a cabo un análisis químico detallado del antiguo hielo antártico han descubierto que la tasa actual de aumento del dióxido de carbono atmosférico es 10 veces más rápida que en cualquier otro momento de los últimos 50.000 años.
Los resultados, que acaban de publicarse en el procedimientos de la Academia Nacional de CienciasProporcionan una nueva comprensión importante de los períodos de cambio climático abrupto en el pasado de la Tierra y ofrecen nuevos conocimientos sobre los impactos potenciales del cambio climático actual.
“Estudiar el pasado nos enseña lo diferente que es el hoy. La tasa de CO2 El cambio actual no tiene precedentes”, afirmó Kathleen Wendt, profesora asistente en la Facultad de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera de la Universidad Estatal de Oregón y autora principal del estudio.
“Nuestra investigación ha identificado las tasas más rápidas de aumento natural de CO2 jamás observadas, y la tasa que ocurre hoy, en gran parte debido a las emisiones humanas, es 10 veces mayor. »
El dióxido de carbono, o CO2, es un gas de efecto invernadero que se encuentra naturalmente en la atmósfera. Cuando el dióxido de carbono ingresa a la atmósfera, contribuye al calentamiento climático debido al efecto invernadero. En el pasado, los niveles han fluctuado debido a los ciclos de la edad de hielo y otras causas naturales, pero hoy están aumentando debido a las emisiones humanas.
Análisis de núcleos de hielo antártico.
El hielo que se ha acumulado en la Antártida durante cientos de miles de años incluye antiguos gases atmosféricos atrapados en burbujas de aire. Los científicos utilizan muestras de este hielo, recogidas mediante perforaciones de hasta 3,2 kilómetros de profundidad, para analizar rastros de sustancias químicas y establecer registros del clima pasado. La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. apoyó la perforación del núcleo de hielo y el análisis químico utilizados en el estudio.
Investigaciones anteriores han demostrado que durante la última edad de hielo, que terminó hace unos 10.000 años, hubo varios períodos en los que los niveles de dióxido de carbono parecían mucho más altos que el promedio. Pero esas mediciones no fueron lo suficientemente detalladas como para revelar la naturaleza completa de los rápidos cambios, lo que limitó la capacidad de los científicos para comprender lo que estaba sucediendo, dijo Wendt.
«Probablemente no se esperaría ver esto en medio de la última edad de hielo», dijo. «Pero se despertó nuestro interés y queríamos volver a esos períodos y tomar mediciones más detalladas para descubrir qué estaba pasando».
Utilizando muestras del núcleo de hielo de la capa de hielo de la Antártida occidental, Wendt y sus colegas estudiaron lo que sucedía durante estos períodos. Identificaron un patrón que mostraba que estos aumentos de dióxido de carbono ocurrían junto con intervalos fríos en el Atlántico Norte, conocidos como eventos de Heinrich, asociados con cambios climáticos abruptos en todo el mundo.
«Estos eventos de Heinrich son realmente notables», afirmó Christo Buizert, profesor asociado de la Facultad de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera y coautor del estudio. “Creemos que son causados por un dramático colapso de la capa de hielo de América del Norte. Esto desencadena una reacción en cadena que implica cambios en los monzones tropicales, los vientos del oeste en el hemisferio sur y esos grandes eructos de CO.2 emergiendo de los océanos. »
Comparación de los aumentos naturales y actuales de CO2
Durante el mayor aumento natural, el dióxido de carbono aumentó aproximadamente 14 partes por millón en 55 años. Y los saltos ocurrieron aproximadamente una vez cada 7.000 años. Al ritmo actual, ese aumento sólo tardará entre 5 y 6 años.
La evidencia sugiere que durante períodos pasados de aumentos naturales de dióxido de carbono, los vientos del oeste que desempeñan un papel importante en la circulación oceánica profunda también se fortalecieron, lo que llevó a una rápida liberación de CO2 del Océano Austral.
Otras investigaciones sugieren que estos vientos del oeste se fortalecerán durante el próximo siglo debido al cambio climático. Los nuevos hallazgos sugieren que si esto sucede, se reducirá la capacidad del Océano Austral para absorber el dióxido de carbono generado por la actividad humana, anotaron los investigadores.
«Dependemos del Océano Austral para absorber parte del dióxido de carbono que emitimos, pero los vientos del sur que aumentan rápidamente están debilitando su capacidad para hacerlo», dijo Wendt.
Referencia: “El Océano Austral genera CO atmosférico durante varias décadas2 Rise durante Heinrich Stadials” de Kathleen A. Wendt, Christoph Nehrbass-Ahles, Kyle Niezgoda, David Noone, Michael Kalk, Laurie Menviel, Julia Gottschalk, James WB Rae, Jochen Schmitt, Hubertus Fischer, Thomas F. Stocker, Juan Muglia, David Ferreira, Shaun A. Marcott, Edward Brook y Christo Buizert, 13 de mayo de 2024, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2319652121
Otros coautores incluyen a Ed Brook, Kyle Niezgoda y Michael Kalk del estado de Oregon; Christoph Nehrbass-Ahles de Universidad de Berna en Suiza y en el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido; Thomas Stocker, Jochen Schmitt y Hubertus Fischer de la Universidad de Berna; Laurie Menviel de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia; James Rae de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido; Juan Muglia de Argentina; David Ferreira de la Universidad de Reading en el Reino Unido y Shaun Marcott de la Universidad de Wisconsin-Madison.
El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.
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Los humanos antiguos fabricaban armas mortales con madera hace 300.000 años, según un estudio: ScienceAlert
Nuevas y poderosas técnicas de imagen revelan que los humanos ya fabricaban complejas armas de caza a partir de madera hace 300.000 años, rompiendo así el estereotipo de la Edad de Piedra.
Los arqueólogos ya han sospechoso Los seres humanos han utilizado herramientas de madera al menos durante tanto tiempo como las de piedra, pero debido a la naturaleza más frágil de la madera, la mayor parte de la evidencia se ha podrido.
Ahora, utilizando microscopía 3D y escáneres micro-CT para examinar 187 objetos de madera de Schöningen en Alemania, el arqueólogo Dirk Leder de la Oficina Estatal de Patrimonio Cultural de Baja Sajonia y sus colegas han confirmado las sospechas.
«La madera fue una materia prima decisiva para la evolución humana, pero sólo en Schöningen ha sobrevivido desde los tiempos Paleolítico período de tan gran calidad», explicar Thomas Terberger, arqueólogo de la Universidad de Göttingen.
En medio de esta reserva de objetos de madera, la mayor conocida de la época pleistoceno (Hace 2,58 a 11.700 años) había al menos 10 lanzas, siete palos arrojadizos y 35 herramientas domésticas. Todos fueron tallados en maderas conocidas por ser tanto blandas como duras, como abeto, pino y alerce.
Las herramientas mostraron evidencia clara de una técnica de división que antes solo se conocía que era utilizada por humanos modernos, así como signos de tallado, raspado y abrasión.
«La manera tan experta en que se fabricaron las herramientas de madera fue una revelación para nosotros». exclama Annemieke Milks, arqueóloga paleolítica de la Universidad de Reading.
Trabajar la madera hasta el nivel de sofisticación descubierto es un proceso lento que consta de varios pasos y requiere mucha paciencia y previsión. Además, la era de las herramientas coincide con la época en que los neandertales se estaban volviendo dominantes en Europa, superando a otras especies humanas primitivas.
El sitio de Schöningen también contenía evidencia de hasta 25 animales sacrificados, en su mayoría caballos.
«Resultó que estos pre-Homo sapiens había creado herramientas y armas para la caza mayor», Terberger dicho Franz Lidz en New York Times. «No sólo se comunicaban entre sí para derribar a sus presas, sino que eran lo suficientemente sofisticados como para organizar la matanza y el asado».
Según los investigadores, estas poderosas habilidades de caza probablemente sean mucho más antiguas que los artefactos de madera encontrados en Schöningen. Estas habilidades habrían permitido a los primeros humanos tener acceso a fuentes de alimentos de alta calidad durante generaciones, proporcionando la capacidad para este aumento en el crecimiento del cerebro y las habilidades cognitivas asociadas.
«Igualmente, [hunting] habría asegurado poblaciones sostenibles incluso en las regiones menos favorables de Europa durante el Pleistoceno y habría contribuido a la expansión del área humana en todo el mundo», Leder y su equipo escribe en su diario.
Sorprendentemente, los investigadores también encontraron evidencia de reciclaje. Las herramientas rotas o desafiladas fueron reelaboradas para nuevos propósitos.
«El estudio proporciona información única sobre las técnicas de carpintería del Pleistoceno», afirman los investigadores. concluir.
«Las armas de caza de madera de Schöningen ilustran la interacción entre la complejidad tecnológica, el comportamiento humano y la evolución humana».
Su estudio fue publicado en PNAS.
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