IBM predstavil prvi čip, zasnovan po zgledu človeških možganov

IBM je skupaj s še štirimi univerzami (Columbia, Cornell, California in Wisconsin) in DARPO ustvaril prvi čip, katerega zasnova ni zasnovana na von Neumann-ovem modelu računalnika (procesor in spomin ločena ter povezana z vodilom), ampak je modeliram po vzoru človeških možganov (nevroni oz. živčne celice, služijo kot procesorji za izračun informacij; sinapse, ki služijo kot osnova za učenje in spomin in nevrite (aksone), ki povezujejo tkivo računalnika).

Problem von Neumann-ovih računalnikov je postala predvsem njihova nezmožnost rasti in posledično reševanje velikih problemov. Z razstjo namreč porabijo vedno več energije, z več energije pa pridejo tudi velikostne rede višje zahteve po natančnosti in posledično se to pozna tudi na ceni tehnologije. Z višjim številom komponent na enem čipu pa pridejo tudi višje izgube energije, tudi ko so te komponente v spanju.

V zadnjih 65 letih so računalniki, zasnovani po von Neumann-ovem modelu postali hitrejši preprosto s pošiljanjem in procesiranjem vedno več podatkov, pogosto pa je vodilo ozko grlo, saj morajo vsi podatki skozi le-to. V možganih, po drugi strani, pa se, vsaj po zadnjem (in še vseeno nekoliko omejenem) razumevanju, spomin in procesor nahajata skupaj. Hitrost takšnih procesorjev z integriranim spominom je sicer zelo nizka (komaj 10 Hz), a zaradi zelo visoke stopnje paralelizma (10 milijard nevronov in 10 bilijard sinaps) vse to prinese do zelo visoke stopnje računske moči.

Zaenkrat je raziskovalna ekipa zgradila eno računsko enoto z 256 nevroni, poljem 256 x 256 (65.536) sinaps in 256 aksoni in drugo enoto z 262.144 sinapsami), kar bo predstavljalo osnovno enoto. Takšna osnovna enota je lahko, v nasprotju z sodobnimi mikročipi, zgrajena iz le nekaj milijonov tranzistorjev (v primerjavi z milijardami tranzistorjev običajnih čipov).

Hkrati novi čipi tudi ne bodo programirani na standardni način. Pričakuje se, da se bodo učili skozi izkušnje, našli korelacije, ustvarili hipoteze, pomnili in se učili iz rezultatov - imitirali naj bi torej strukturno in sinaptično plastičnost možganov. Zaradi nižje kompleknosti bodo lahko imitirali tudi dogodkovno zgradbo možganov, torej da se bodo čipi ponovno obudili ko bo potrebno opraviti neko opravilo, posledično pa bo njihova potreba po energiji manjša.

Naslednji koraki za raziskovalce je zgraditi celoten račnalnik, ki ne bo sposoben samo analizirati kompleksnih informacij iz večih virov hkrati (zaenkrat so z njim igrali Pong in reševali probleme, povezane z navigacijo, strojim vidom, iskanjem vzorcev in klasifikacijo), ampak se bo sposoben tudi dinamično preprisati ko interaktira z okoljem.

Zasnova takšnih čipov bi naj predvsem simulirala opravila, za katera so človeški možgani najboljši - zaznavanje, percepcija, interakcija in prepoznavanje - in bi tako dopolnilka sodobne računalnike, ki so postali veliko boljši za reševanje matematičnih problemov in serijskega procesiranja.

Čipi sami seveda niso biološki - trenutno uporabljajo 45 nanometerske polprevodnike in so tako proizvedeni na zelo standarden način.

Dokončni cilj je zgraditi računalnik z 10 milijardami nevroni in 100 bilijardami sinaps, pri čemer bi naj celoten računalnik zavzel manj kot človeški možgani in bi ga poganjal 1 kilowatt energije (kot primerjava, trenutno najhitrejši IBM-ov superračunalnik ima slabih 150 tisoč procesorjev, 144 terabajtov spomina, porabi 2 megawatta energije in okupira ogromno sobo.