IBM Scientists viser Blueprints for Brainlike Computing

For at skabe en computer, der er lige så kraftfuld som den menneskelige hjerne, skal vi måske først bygge en, der fungerer mere som en hjerne. I dag på Internationalen Fælles konference om neurale netværk i Dallas vil IBM-forskere løfte sløret for en radikalt ny computerarkitektur designet til at bringe dette mål inden for rækkevidde. Ved hjælp af simuleringer af enorm kompleksitet viser de, at arkitekturen, kaldet TrueNorth, kan føre til en ny generation af maskiner, der fungerer mere som biologiske hjerner.

Visuelt stimulerende: TrueNorth kan bruges til at simulere behandlingen af ​​en nethinde. Dette billede viser affyring af virtuelle neuroner i et sådant system.

Annonceringen bygger på IBMs igangværende projekter inden for kognitiv computing. I 2011 udgav forskerholdet computerchips, der bruger et netværk af neurosynaptiske kerner til at styre information på en måde, der ligner neuronernes funktion i en hjerne (se IBM's New Chips Compute More Like We Do). Med TrueNorth demonstrerer forskerne en måde at bruge disse chips til specifikke opgaver, og de viser, at tilgangen kunne bruges til blandt andet at bygge en mere effektiv biologisk inspireret visuel sensor.

Det giver ikke mening at tage et programmeringssprog fra den tidligere æra og forsøge at tilpasse det til en ny arkitektur. Det er som en firkantet pind i et rundt hul, sagde Dharmendra S. Modha , ledende forsker. Du skal genoverveje selve forestillingen om, hvad programmering betyder.

I en serie på tre artikler udgivet i dag beskriver Modhas team TrueNorth-systemet og dets mulige applikationer.

De fleste moderne computersystemer er bygget på Von Neumann-arkitekturen - med separate enheder til lagring af information og sekventiel behandling - og de bruger programmeringssprog designet specifikt til den arkitektur. I stedet lagrer og behandler TrueNorth information på en distribueret, parallel måde, ligesom neuronerne og synapserne i en hjerne.

Modhas team har også udviklet software, der kører på en konventionel supercomputer, men som simulerer funktionen af ​​et massivt netværk af neurosynaptiske kerner - med 100 billioner virtuelle synapser og to milliarder neurosynaptiske kerner.

Hver kerne af den simulerede neurosynaptiske computer indeholder sit eget netværk af 256 neuroner, som opererer ved hjælp af en ny matematisk model. I denne model efterligner de digitale neuroner den uafhængige natur af biologiske neuroner, udvikler forskellige responstider og affyringsmønstre som reaktion på input fra naboneuroner.

Programmer er skrevet ved hjælp af specielle tegninger kaldet corelets. Hver corelet specificerer den grundlæggende funktion af et netværk af neurosynaptiske kerner. Individuelle corelets kan forbindes til mere og mere komplekse strukturer - indlejret, siger Modha, ligesom russiske dukker.

TrueNorth kommer med et bibliotek med 150 præ-designede corelets, hver til en bestemt opgave. En corelet kan f.eks. registrere bevægelse, mens en anden kan sortere billeder efter farve. Også inkluderet i TrueNorth er et læseplan til at hjælpe akademikere og i sidste ende kunder med at lære at bruge systemet.

Karlheinz Meier , meddirektør for EU's Human Brain Project, siger, at utraditionelle computerarkitekturer som TrueNorth ikke er ment som en erstatning for eksisterende enheder, men som gateways til helt nye markeder for teknologi. De kan for eksempel bruges til at løse nogle problemer, der involverer big data, som den traditionelle Von Neumann-tilgang ikke kan løse.

Hvis man ser på, hvilken arkitektur der allerede kan [løse disse problemer] i dag, er det hjernen, siger Meier. Vi lærer af data. Vi har ikke forudbestemte algoritmer. Vi er i stand til at lave forudsigelser og årsagssammenhænge selv i situationer, vi aldrig har set før.

For eksempel håber forskerne at kunne bruge TrueNorth til at udvikle systemer lige så kraftfulde som menneskesyn. Hjernen sorterer gennem mere end én terabyte af visuelle data hver dag, men kræver lidt strøm til at gøre det. IBM og iniLabs, en partnervirksomhed i Zürich, planlægger at involvere TrueNorth i udviklingen af ​​en visuel sensor.

Holdet forestiller sig, at teknologien en dag kommer ind i hverdagsmaskiner som smartphones og biler. De planlægger at fortsætte med at forfine softwaren, som er afledt af en grundlæggende model for, hvordan hjernen fungerer og ikke er begrænset af vedvarende spørgsmål om, hvordan hjernen virkelig fungerer.

På dette tidspunkt ønsker vi ikke mere indsigt fra neurovidenskab i dag. Vi er ikke begrænset af det, siger Modha. Vi udvider grænserne for, hvad computere kan gøre effektivt.

skjule