Современные нейросети потребляют колоссальное количество электроэнергии по сравнению с человеческим мозгом, и главная причина — архитектура фон Неймана, требующая постоянной передачи данных между процессором и памятью. Исследователи Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» создали модель энергоэффективного искусственного нейрона, имитирующего принципы работы биологической нервной ткани, которая позволит создавать аналоговые чипы, потребляющие на порядки меньше энергии. «Мы создали модель искусственного TS-TD нейрона, которая оказалась похожа по своему поведению на живые нервные клетки. Она воспроизводит способность накапливать сигналы, срабатывать при достижении порога, иметь рефрактерный период и ряд других свойств», — рассказал научный сотрудник Молодежного НИИ, доцент кафедры САПР ЛЭТИ Тимур Каримов.
Как сообщает ТАСС, искусственный нейрон в модели ЛЭТИ состоит из трёх компонентов: туннельного диода, который генерирует импульс при достижении определённого напряжения; порогового селектора, имитирующего работу ионных каналов в мембране; и конденсатора, выполняющего роль мембраны. Исследователи не только разработали схему, но и изготовили работающий прототип на печатной плате, подтвердив его работоспособность.
Какие результаты показала модель
В симуляции сеть из 7 840 нейронов и 351 тыс. синапсов показала точность распознавания 97,9% на рукописных цифрах (MNIST), а на более сложных изображениях одежды (Fashion-MNIST) — 89,5%. По этим показателям предложенная архитектура не уступает существующим аналогам. Однако главная особенность TS-TD нейрона — энергоэффективность. Гипотетический чип на таких нейронах может обрабатывать 500 кадров размером 28×28 пикселей в секунду, потребляя при этом всего 0,012 ватта — в сотни раз меньше, чем сопоставимые по производительности одноплатные компьютеры.
В чём отличие от существующих решений
Как отметили в вузе, уже существуют специализированные нейроморфные чипы, выпускаемые серийно. Они выполнены по цифровой технологии и тоже имитируют спайковую активность. Предложенная же модель ЛЭТИ позволит создать именно аналоговый чип, который потребляет на порядки меньше энергии и за счёт простоты конструкции нейрона будет более технологичным. Такой чип можно рассматривать как основу не только для дата-центров будущего, но также для миниатюрных сенсорных и носимых устройств, нейроинтерфейсов и систем распределённого интеллекта.
Коротко: главное о разработке ЛЭТИ
-
Что создали учёные ЛЭТИ? Модель энергоэффективного искусственного нейрона TS-TD.
-
Из каких компонентов состоит нейрон? Туннельный диод, пороговый селектор, конденсатор.
-
Какие результаты показала модель? 97,9% на MNIST, 89,5% на Fashion-MNIST.
-
Сколько энергии потребляет гипотетический чип? 0,012 Вт при обработке 500 кадров/с.
-
Чем модель отличается от существующих? Это аналоговый чип, он технологичнее и потребляет на порядки меньше энергии.
Резюме
-
Учёные ЛЭТИ создали модель энергоэффективного искусственного нейрона TS-TD.
-
Нейрон состоит из трёх компонентов, имитирующих биологические процессы.
-
Точность распознавания составила 97,9% на MNIST, энергопотребление — 0,012 Вт.
-
Модель позволяет создать аналоговый чип, который потребляет на порядки меньше энергии.
-
Разработка применима в дата-центрах, носимых устройствах, нейроинтерфейсах.
Материал подготовлен изданием «Техносуверен» (technosuveren.ru).
Дата публикации: 19 августа 2026 года.
