Naukowcy IBM pokazują plany komputerów podobnych do mózgu

Aby stworzyć komputer tak potężny jak ludzki mózg, być może najpierw musimy zbudować taki, który działa bardziej jak mózg. Dziś na Międzynarodowych Wspólna konferencja nt. sieci neuronowych w Dallas naukowcy IBM zaprezentują radykalnie nową architekturę komputerową, zaprojektowaną, aby osiągnąć ten cel. Wykorzystując symulacje o ogromnej złożoności, pokazują, że architektura o nazwie TrueNorth może doprowadzić do powstania nowej generacji maszyn, które działają bardziej jak mózgi biologiczne.

Pobudzający wzrok: TrueNorth można wykorzystać do symulacji przetwarzania siatkówki. Ten obraz pokazuje odpalanie wirtualnych neuronów w takim systemie.

Ogłoszenie opiera się na trwających projektach IBM w zakresie przetwarzania kognitywnego. W 2011 roku zespół badawczy wypuścił chipy komputerowe, które wykorzystują sieć rdzeni neurosynaptycznych do zarządzania informacjami w sposób, który przypomina funkcjonowanie neuronów w mózgu (zob. IBM New Chips Compute More Like We Do). Dzięki TrueNorth naukowcy zademonstrowali sposób wykorzystania tych chipów do określonych zadań i pokazują, że podejście to można wykorzystać do zbudowania między innymi wydajniejszego czujnika wizualnego inspirowanego biologicznie.

Nie ma sensu brać języka programowania z poprzedniej epoki i próbować dostosowywać go do nowej architektury. To jak kwadratowy kołek w okrągłym otworze, powiedział Dharmendra S. Modha , główny badacz. Musisz przemyśleć samo pojęcie tego, co oznacza programowanie.

W serii trzech artykułów opublikowanych dzisiaj zespół Modha szczegółowo opisuje system TrueNorth i jego możliwe zastosowania.

Większość nowoczesnych systemów komputerowych opiera się na architekturze Von Neumanna — z oddzielnymi jednostkami do przechowywania informacji i ich sekwencyjnego przetwarzania — i używają języków programowania zaprojektowanych specjalnie dla tej architektury. Zamiast tego TrueNorth przechowuje i przetwarza informacje w sposób rozproszony, równoległy, podobnie jak neurony i synapsy w mózgu.

Zespół Modhy opracował również oprogramowanie, które działa na konwencjonalnym superkomputerze, ale symuluje działanie ogromnej sieci rdzeni neurosynaptycznych — ze 100 bilionami wirtualnych synaps i dwoma miliardami rdzeni neurosynaptycznych.

Każdy rdzeń symulowanego komputera neurosynaptycznego zawiera własną sieć 256 neuronów, które działają według nowego modelu matematycznego. W tym modelu neurony cyfrowe naśladują niezależną naturę neuronów biologicznych, rozwijając różne czasy odpowiedzi i wzorce odpalania w odpowiedzi na dane wejściowe z sąsiednich neuronów.

Programy są pisane przy użyciu specjalnych planów zwanych coreletami. Każdy rdzeń określa podstawowe funkcjonowanie sieci rdzeni neurosynaptycznych. Poszczególne corelety można łączyć w coraz bardziej złożone struktury — zagnieżdżone, jak mówi Modha, jak rosyjskie lalki.

TrueNorth zawiera bibliotekę 150 wstępnie zaprojektowanych coreletów, każdy do określonego zadania. Jeden rdzeń może na przykład wykrywać ruch, podczas gdy inny może sortować obrazy według koloru. Do TrueNorth dołączony jest również program nauczania, który ma pomóc naukowcom i ostatecznie klientom nauczyć się obsługi systemu.

Karlheinz Meier , współdyrektor projektu Human Brain w Unii Europejskiej, mówi, że nietradycyjne architektury obliczeniowe, takie jak TrueNorth, nie mają na celu zastąpienia istniejących urządzeń, ale jako bramy do zupełnie nowych rynków technologii. Mogą na przykład zostać wykorzystane do rozwiązania niektórych problemów związanych z dużymi zbiorami danych, których tradycyjne podejście Von Neumanna nie jest w stanie rozwiązać.

Jeśli spojrzysz na to, która architektura może już [rozwiązać te problemy] dzisiaj, to jest to mózg, mówi Meier. Uczymy się z danych. Nie mamy z góry ustalonych algorytmów. Jesteśmy w stanie dokonywać prognoz i związków przyczynowych nawet w sytuacjach, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy.

Na przykład naukowcy mają nadzieję, że wykorzystają TrueNorth do opracowania systemów tak potężnych, jak ludzki wzrok. Mózg codziennie sortuje więcej niż jeden terabajt danych wizualnych, ale wymaga do tego niewielkiej mocy. IBM i iniLabs, firma partnerska z Zurychu, planują zaangażować TrueNorth w opracowanie czujnika wizualnego.

Zespół przewiduje, że pewnego dnia technologia trafi do urządzeń codziennego użytku, takich jak smartfony i samochody. Planują dalsze udoskonalanie oprogramowania, które wywodzi się z podstawowego modelu funkcjonowania mózgu i nie jest ograniczone nieustannymi pytaniami o to, jak naprawdę działa mózg.

W tym momencie nie chcemy więcej spostrzeżeń z dzisiejszej neuronauki. Nie ogranicza nas to, mówi Modha. Poszerzamy granice tego, co komputery mogą robić wydajnie.

ukryć