IBM была производителем компьютеров более чем 65 лет, и она, наконец, на пороге создания истинно электронного мозга.



Big Blue объявляют, что они, наряду с четырьмя университетами и проектным агентством DARPA, создали базовую конструкцию экспериментального чипа компьютера, который эмулирует способом информации мозговые процессы.

Так называемые, когнитивные вычислительные чипы IBM в один прекрасный день смогут моделировать и имитировать способность мозга ощущать, воспринимать, взаимодействовать и признавать - все задачи, которые в настоящее время люди могут сделать гораздо лучше, чем компьютеры.

Dharmendra Modha является главным исследователем проекта DARPA под названием Synapse (Система адаптивного нейроморфической послушной масштабируемой электроники, или SyNAPSE). Он также является научным сотрудником IBM Almaden Research Center в Сан-Хосе, штат Калифорния.



"Это начало нового поколения компьютеров, используя сочетание суперкомпьютеров, неврологии и нанотехнологии", - сказал Modha в интервью VentureBeat. "Компьютеры у нас сегодня больше похожи на калькуляторы. Мы хотим сделать что-то вроде мозга. Это резкое изменение курса прошлого".

Если это в конечном итоге приведет к серийному выпуску мозговых чип сетов, то проект может перевернуть все с ног на голову. Может традиционный стиль компьютерных вычислений, который правит с момента зарождения информационной эпохи заменить на что-то гораздо больше похожие на мышление - искусственный мозг. Применение этого чипа может иметь огромное влияние на бизнес, науку и правительство. Идея заключается в создании компьютеров, которые лучше, чем могут современные компьютеры, при обработке реальных сенсорных проблем. IBM также может построить лучшего Ватсона (Watson), компьютер, который стал чемпионом мира в игре Jeopardy в начале этого года.

Это новое вычислительное устройство, или ядро, аналогичное мозгу. Оно состоит из "нейронов", или цифровых процессоров, которые вычисляют информацию. Она имеет "синапсис", который является основой обучения и памяти. И "аксоны", или данные, проводники, соединяющие ткани компьютера.


Хотя это звучит достаточно просто, вычислительный блок радикально отличается от того, как большинство компьютеров работают сегодня. Современные компьютеры основаны на архитектуре фон Неймана, названной в честь пионера вычислительной техники Джон фон Нейман и его работы с 1940-х.

В машине фон Неймана, память и процессор разделены и связаны через шину. Последние 65 лет, машины фон Неймана становились все быстрее,увеличивая взаимодействий процессора и памяти, и посылая все больше и больше данных на более высоких скоростях по шине.

Мозгоподобные процессоры с интегрированной памятью не работают быстро во всем, например, отправка данных на всего 10 герц, или гораздо медленнее, чем 5 гигагерц у компьютерных процессоров на сегодняшний день. Но человеческий мозг делает много работы параллельно, посылая сигналы во всех направлениях и заставляя нейроны мозга работать одновременно. Потому что мозг имеет более чем 10 миллиардов нейронов и 10 триллионов соединений(синапсов) между этими нейронами, что составляет огромную вычислительную мощность.

"Мы сейчас делаем новую архитектуру", сказал Modha. "Она отличается от архитектуры фон Неймана во многом".

Группа исследователей построила свой первый "мозгоподобный" вычислительный блок, с 256 нейронами, массив 256 на 256 (или в общей сложности 65 536) синапсов, и 256 аксонов. Другими словами, построили основной строительный блок процессора, памяти и связи. Это устройство, или ядро, может быть построено с помощью нескольких миллионов транзисторов (некоторые из самых быстрых микрочипов сегодня могут быть построены с миллиардами транзисторов).

Modha сказал, что это новый тип вычислительных машин, будут скорее всего, дополнять, а не заменить машины фон Неймана, которые стали хороши для решения проблем, связанных с математикой, серийной обработкой и бизнес-вычислениями. Недостатком является то, что эти машины не способны для обработки больших проблем и очень сложных задач.

Чем больше становится мощности у компьютера, тем больше энергии он потребляет, а также производство требует очень точных и дорогостоящих технологий. Преимуществом человеческого мозга является то, что он работает на очень малой мощности, и есть возможность отключения части мозга, когда она не используется.

Эти новые чипы не будут запрограммированы в традиционном стиле. Когнитивные компьютеры, как ожидают, будут учиться на опыте, находить корреляции, создавать гипотезы, помнить и учиться на результатах. Обработка параллельная и распределенная, а не централизованная и последовательная.

Modha сказал, что когнитивные чипы могут обойтись гораздо меньшим энергопотреблением по сравнению с обычными чипами.

Помимо игры Pong, команда IBM протестировала чип на решении проблем, связанных с навигацией, машинного зрения, распознавания образов, ассоциативной памяти и классификации.

IBM планирует сочетать ядра в полной интегрированной системе аппаратного и программного обеспечения. IBM хочет построить компьютер с 10 миллиардами нейронов и 100 триллионами синапсов, сказал Modha. Мощнее, чем человеческий мозг. Полная система будет потреблять один киловатт мощности и займет меньше двух литров объема (размер нашего мозга), предсказывает Modha. Для сравнения, самый быстрый из сегодняшних суперкомпьютеров IBM Blue Gene, имеет 147 456 процессоров, более 144 терабайт памяти, занимает огромное место в вентилируемой комнате, и потребляет больше, чем 2 мегаватт электроэнергии.

В качестве гипотетического приложения, IBM заявила, что когнитивный компьютер может контролировать водоснабжение мира через сеть датчиков и крошечные двигатели, которые постоянно могут регистрировать и сообщать данные, такие как температура, давление, высота волн, акустика, и прилив океана. Затем он смог бы решить проблему предупреждения о цунами в случае землетрясения. Или смог бы контролировать качество, запахи, текстуры и температуры, чтобы выделять загрязненные продукты, и многое другое. Эти задачи слишком трудны для традиционных компьютеров.

Synapse финансируется за счет $ 21-миллионный гранта от DARPA, и включает шесть лабораторий IBM, четыре университета (Корнелл, Университет Висконсина, Университета Калифорнии в Мерсед, и в Колумбии) и ряда правительственных исследователей. Хотя этот проект является новым, IBM занимается изучением мозга, как вычислительным средством еще ​​в 1956 году, когда был создан первый (512 нейронов) головной мозг в мире симуляции. "Если это работает, это не только 5 процентный скачок" - сказал Modha сказал. "Это очень большой прыжок вперед. Мы уже преодолели огромные концептуальные препятствия."