Технологічний гігант «IBM» за кошти американського оборонного відомства створив новітній нейросинаптичний чіп «TrueNorth». Він складається з 4 096 ядер, що відтворюють роботу 1 млн нейронів та 256 млн нервових з'єднань мозку ссавців. Невелика мікросхема – результат кропіткої багаторічної роботи великого колективу дослідників. Нейросинаптичні комп'ютери, на відміну від традиційних, працюють за принципом функціонування біологічного мозку. Вони – значно потужніші та в тисячі разів енергоощадливіші. Тестування «TrueNorth» пройшли успішно: чіп швидко розпізнав об'єкти на картинці, – розповідають науковці в журналі «Science».
На відміну від класичної фоннейманівської архітектури, схема нового комп'ютера «IBM» працює за принципом роботи живого мозку. Процесор «TrueNorth» складається з 4 096 нейросинаптичних ядер, кожне з яких містить 256 вхідних шин – аксонів (відростків нервової клітини, що проводять електричні сигнали), – 256 вихідних шин – нейронів – та 64 000 синапсів для комунікації аксонів та нейронів.
Розробники з «IBM», американського флагмана комп'ютерної індустрії, створили мікросхему, розміром з поштову марку, що працює за принципом функціонування мозку ссавців. Чіп складається з 5,4 млрд транзисторів і відтворює роботу 1 млн нейронів та 256 млн нервових з'єднань (синапсів). Винахід не просто імітує, як мозок обробляє дані, окремі чіпи можна з’єднати в спосіб, в який нервові ланцюги сполучені в людському мозкові.
Розробку команда назвала «TrueNorth». Новітній нейросинаптичний комп'ютер на разі не є розумнішим за п'ятикласника, проте здатний виконувати доволі складні завдання, витрачаючи мінімум енергії. Зокрема «TrueNorth» випробували на здатність ідентифікувати об'єкти на картинці: людей, мотоциклістів, автівки. З непростим для традиційних комп'ютерів завданням «TrueNorth» впорався.
«Ми не сконструювали мозок. Ми лише скористалися його анатомією та фізіологією», – повідомив Дхармендра Модха, керівник команди науковців. Модха працює менеджером і провідним фахівцем когнітивних обчислень у дослідницькому центрі «IBM» в Альмадені (м. Сан-Хосе, Каліфорнія).
Чим схожий на мозок чіп відрізняється від звичайної комп'ютерної мікросхеми? Класичний комп'ютер нагадує машину з властивостями лівої півкулі мозку: швидкий, послідовний, вправно оперує числами. «Зараз ми створюємо двійника, який працює, як права півкуля», – пояснив Модха.
Традиційні комп'ютери – від перших універсальних ЕОМ 1940-х до сучасних ПК та смартфонів – функціонують за схемою, яку 1945 року запропонував американський математик і винахідник угорського походження Джон фон Нейман. Машина з фоннейманівською архітектурою складається з центрального процесора (пристрій управління з’єднаний з арифметично-логічним пристроєм), пам'яті та пристрою для вводу-виводу даних. Така система не може одночасно й отримувати команди, й працювати з інформацією.
На відміну від класичної схеми, архітектура нового комп'ютера «IBM» нагадує принцип роботи біологічного мозку. Чіп «TrueNorth» складається з 4 096 нейросинаптичних ядер, кожне з яких містить 256 вхідних шин – аксонів (видовжених відростоків нервової клітини, що проводять електричні сигнали), 256 вихідних шин – нейронів та 64 000 синапсів для комунікації між аксонами та нейронами. Як у живому мозкові, штучні нейрони міросхеми надсилають сигнали (або спайки) лише тоді, коли електричний заряд досягає величини порогу.
Проект зі створення нейросинаптичного чіпу був непростим починанням. «Він – плід роботи дуже великої команди, що трудилася впродовж багатьох років. До неї входили представники різних галузей та структур», – зазначив Модха.
Агентство передових оборонних дослідницьких проектів США «DARPA» – підрозділ американського міністерства оборони, що відповідає за розробку нових технологій військового призначення – профінансувало проект, вартістю 53,5 млн доларів.
Після того, як команда сконструювала чіп, Модха на місяць призупинив роботу. Він пообіцяв пляшку шампанського, що коштує 1 тис. доларів, тому членові команди, який знайде дефект у мікросхемі. Проте жодного недоліку не виявили.
«TrueNorth» – не лише ефективніший порівняно з традиційними комп'ютерними мікросхемами, він ще й дуже економний. Мікросхема потребує в 176 тисяч разів менше енергії, ніж звичайний універсальний процесор. Така ощадливість означає: локально на пристрої можна здійснювати значно більше обчислень, не вдаючись до хмарних технологій.
Досліднки з «IBM» – не єдині, хто займається створенням нейросинаптичних комп'ютерів. Команда зі Стенфордського університету розробила пристрій «Neurogrid», що відтворює роботу мільйона нейронів та мільярдів синапсів.
Проте «Neurogrid» має серйозні недоліки. По-перше, він потребує поєднання відразу 16 чіпів, по-руге, він має зовнішню пам'ять. Один чіп «TrueNorth» від «IBM» емулює роботу такої ж кількості нейронів, але має вбудовану пам'ять, а це мінімізує час на передачу даних.
Квабена Боахен, біоінженер зі Стенфорда, що керував розробкою «Neurogrid», назвав процесор «IBM» «вражаючим досягненням», але зазначив: частина його колег з проекту «Neurogrid» перейшла працювати на «IBM».
Мета програми «DARPA», в межах якої створили «TrueNorth», – сконструювати комп'ютер, що відтворює мозок ссавців з інтелектом миші чи кота. Про людський мозок з його 86 трлн нейронів та 100 трлн синапсів ще не йдеться.
«TrueNorth» – великий крок вперед на шляху до створення штучного інтелекту – машин, здатних самостійно мислити, навчатися й розвиватися. Науковий колектив Дхармендри Модхи вже працює над створенням спеціальної мови програмування для нейросинаптичних комп'ютерів.
Зреферував Олег КАЧАН
Оригінал за посиланням: http://www.livescience.com.
12.08.2014