Procesor, który działa jak ludzki mózg

Posted on 2014-09-12 | in Nowinki | by
Facebooktwittergoogle_plus

IBM zaprezentował układ scalony wielkości znaczka pocztowego, który potrafi naśladować pracę miliona neuronów i 256 mln synaps w czasie rzeczywistym. Cel? Sztuczna inteligencja.Ta technologia zmieni społeczeństwo – twierdzą badacze

z16455568AA,-Procesor-neurosynaptyczny--firmy-IBM

Do tej pory symulowanie pracy ludzkiego mózgu było dla komputerów niezwykle wymagającym zadaniem. Nawet maszyna o gigantycznej mocy, taka jak Blue Gene, superkomputer działający w laboratorium Lawrence’a Livermore’a w USA, radziła sobie z tym tylko w bardzo ograniczonym zakresie, zużywając przy tym mnóstwo energii. Symulacja ludzkiego mózgu przebiegała w tempie 1500 razy wolniejszym od rzeczywistego. Teoretycznie, przeprowadzenie jej w czasie rzeczywistym wymagałoby ok. 12 GW energii, czyli tyle, ile zużywają Nowy Jork i Los Angeles razem wzięte. Blue Gene działa jednak w oparciu o tzw. architekturę von Neumanna, znaną z komputerów stojących na naszych biurkach, tyle że procesorów jest w nim wielokrotnie więcej.Krzemowy mózg– Stworzyliśmy zupełnie nową architekturę działającą na tej samej zasadzie co ludzki mózg – mówi Dharmendra Modha, szef naukowców pracujących dla IBM. Firma nazwała ją procesorami neurosynaptycznymi. Żeby zrozumieć, dlaczego naukowcy tak bardzo chcą skopiować ludzki mózg, trzeba odpowiedzieć sobie na pytanie, na czym polega jego przewaga.

z15970823AA,Nowy-procesor-IBM-dziala-na-tej-samej-zasadzie--coNasz własny, biologiczny komputer składa się z ok. 100 mld neuronów. Każdy z nich potrafi komunikować się z tysiącami innych za pomocą sygnałów chemicznych przez połączenia zwane synapsami. Kiedy poziom owych chemicznych sygnałów w ramach neuronu przekroczy pewien próg, powstaje elektryczny impuls, który przekazuje sygnał dalej. W ten sposób dane krążą w ramach gigantycznej, działającej równolegle sieci.

Przy tym połączenia z neuronami, które regularnie generują impulsy, są wzmacniane i rozbudowywane. Nasz mózg zatem sam się uczy i przystosowuje swoją konstrukcję do odpowiednich zadań. Przykładowo, podczas analizy bodźców wzrokowych jedne grupy neuronów uaktywniają się, gdy rozpoznają krawędzie poziome, a inne – gdy rozpoznają krawędzie pionowe na tym samym obrazie. Te informacje są potem przekazywane do kolejnej grupy neuronów, odpowiedzialnej za łączenie ich w całość. Taki system, w odróżnieniu od von Neumannowskich procesorów, opiera się więc nie na szybkości wykonywanych kolejno operacji, ale na złożoności sieci, co znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na energię. Mózg zużywa jej mniej więcej tyle, ile niewielki, pokojowy grzejnik.

Zaprezentowany w czwartek protoplasta procesorów neurosynaptycznych nosi nazwę TrueNorth. Zawiera w sobie milion programowalnych neuronów oraz 256 mln programowalnych synaps. Każdy neuron i każda synapsa może automatycznie wykonywać funkcje przewidziane zadanym programem. Wszystko to działa w procesorze złożonym z 4096 rdzeni zbudowanych z niemal 5,5 mld tranzystorów, w symulowaniu mózgu ma wydajność dużo wyższą niż dzisiejsze superkomputery.

– Układ przeprowadza od 46 do 400 mld operacji synaptycznych na sekundę. Dla porównania najbardziej wydajne komputery w tym samym czasie wykonują ich około 4,5 mld. Trudno porównywać oba systemy, ponieważ nasze mózgi, tak jak opracowany przez nas procesor, różnią się od klasycznych komputerów zasadą działania – opowiada Modha.

Prawdziwą rewolucją są jednak rozmiary – układ jest wielkości znaczka pocztowego. Podczas pracy zużywa tyle energii co… aparat słuchowy. Można go więc bez problemu zasilać niewielkią baterią. Potrafi też współpracować z innymi procesorami swojego typu, a także tymi, które są dziś obecne na rynku. Da się go zatem bez trudu rozszerzać.

Ta technologia to przełom 

53e8a89957a109.16562051_625Celem inżynierów IBM jest stworzenie sztucznej inteligencji. – Obecne dziś na rynku procesory wykonują zadania tego typu co lewa półkula naszego mózgu. To ona – w wielkim uproszczeniu – odpowiada za logiczne myślenie. Analiza wrażeń zmysłowych, mowy itd. to przede wszystkim kompetencje półkuli prawej. Gdy połączymy TrueNorth z procesorami o architekturze von Neumanna, będziemy zdolni odtworzyć pracę całego ludzkiego mózgu, zarówno prawej, jak i lewej półkuli – twierdzi Modha.

– Ta technologia to przełom. Sztuczna inteligencja trafi np. do telefonów, które będą w stanie rozumieć obrazy z kamery, rozpoznawać zapachy i dźwięki – dodaje naukowiec. Opowiada, że nowy chip testowano właśnie w analizie obrazu. Na Uniwersytecie Stanforda ustawiono kamerę rejestrującą ruch na miejscowym rondzie. Krzemowy mózg miał rozpoznawać rowerzystów, pieszych, autobusy i ciężarówki – zadanie, które wymagało dotychczas bardzo dużej mocy obliczeniowej. TrueNorth poradził sobie bez żadnych problemów. Potrafił nawet dostrzec, kiedy ktoś zsiadał z roweru, zmieniając jego kwalifikację na pieszego.

– Procesory neurosynaptyczne pozwolą m.in. stworzyć inteligentne samochody – mówi Modha. Jego zdaniem jednym z głównych wyzwań przy budowie poruszającego się bez kierowcy pojazdu jest właśnie szybka analiza informacji pochodzących z wielu różnych kamer i innych czujników.

– Ludzki kierowca ma do dyspozycji najdoskonalsze narzędzie do ich analizy – prawą półkulę swojego mózgu. Może więc w ułamku sekundy zorientować się, że dana sytuacja grozi wypadkiem. Procesory neurosynaptyczne będą potrafiły to samo – mówi Modha.

Prace nad skonstruowaniem procesora TrueNorth finansowała DARPA, czyli komórka armii USA odpowiedzialna za rozwój technologii istotnych dla bezpieczeństwa Stanów Zjednoczonych. Modha pominął więc całą plejadę zastosowań wojskowych. TrueNorth może być np. wykorzystane w konstrukcji autonomicznych, bezzałogowych dronów zdolnych samodzielnie podejmować decyzję o ataku. Dotychczas tego typu rozwiązania napotykały technologiczną barierę. Drony, mimo świetnych kamer i całego zestawu czujników, nie potrafią rozpoznawać i rozumieć tego, co widzą tak jak człowiek. Teraz to może się zmienić.

Facebooktwittergoogle_plus

Comments are closed.