В ноябре 2012 года IBM объявила о том, что использовала Blue Gene/Q Sequoia суперкомпьютер для достижения беспрецедентного моделирования более 530 миллиардов нейронов. Blue Gene/Q Sequoia совершил этот подвиг благодаря своей явной быстрой скорости; он показывает время- более чем 16 квадриллионов операций в секунду. В самом деле, в настоящее время он ранжируется вторым среди самых быстрых суперкомпьютеров в мире.
Но, по словам доктора философии Kwabena Boahen, суперкомпьютеру Blue Gene все равно не сравниться с вычислительной мощностью самого мозга.
“Мозг на самом деле в состоянии сделать больше операций в секунду, чем даже самый быстрый суперкомпьютер”, говорит Kwabena Boahen, профессор Стэнфордского университета, директор исследовательской лаборатории «Brains in Silicon» и субсидируемое лицо NSF факультета начальной карьеры.
Это не означает, что мозг работает быстрее, чем суперкомпьютер. На самом деле, он фактически гораздо медленнее. Мозг может делать больше операций в секунду , потому что это “массивная параллель”, то есть сеть нейронов одновременно работает для решения сразу большого количества проблем. Традиционные вычислительные платформы, независимо от того, как быстро, работают последовательно, то есть каждый шаг должен быть завершен до начала следующего шага.
Kwabena Boahen работает над важнейшим разделом, который называется neuromorphic-инженерия, которая стремится повторить необычайные вычислительные способности мозга с использованием инновационных аппаратных и программных приложений. Его самым последним лабораторным достижением является новая вычислительная платформа под названием «Neurogrid»(нейросетка), которая имитирует деятельность 1 млн. нейронов.
Neurogrid не является суперкомпьютером. Она не может быть использована для моделирования большого взрыва, или прогноза ураганов, или прогнозирования эпидемий. Но то, что она может сделать, отличает ее от любой вычислительной платформы на земле.
Neurogrid является первой имитирующей платформой, которая может смоделировать миллион нейронов в режиме реального времени. Как такова, она представляет собой мощный инструмент для изучения человеческого мозга. В дополнение к предоставлению понятия о нормальной работе мозга, она имеет возможность пролить свет на сложные заболевания головного мозга, как аутизм и шизофрения, которые до сих пор было трудно моделировать.
Доказанная способность имитировать функции мозга в реальном времени до сих пор считается сокрушающей. Например, моделирование суперкомпьютером Blue Gene /Q Sequoia в 1500 дольше, чем та же самая деятельность, проделанная мозгом.
Дешевые мозговые моделирующие платформы, которые объединяют вычислительные мощности традиционных центральных процессоров (CPU) с графическими процессорами (GPU) и программируемыми вентильными матрицами (FPGA) для достижения результатов, сравнимых с Blue Gene, появляются на рынке. Однако, хотя эти системы являются более доступными, они по-прежнему, к нашему разочарованию, медленнее за мозг.
Как считает Kwabena Boahen, “Хорошей новостью является то, что теперь вы тоже можете иметь свой собственный суперкомпьютер. Плохая новость – это то, что теперь вы тоже можете ждать час, чтобы сымитировать секунду мозговой активности”.
Если вы считаете, что моделирование иногда необходимо проверять, изменять, повторно проверять и снова запускать сотни раз, то стоимость системы, которая может воспроизводить активность мозга в реальном времени, становится очевидной.
“Для Neurogrid не займет и часа, чтобы имитировать секунду мозговой активности”, говорит Kwabena Boahen. “Это займет секунду для имитации секунды активности головного мозга”.
Каждый из 16 чипов Neurogrid содержит более 65000 кремниевых “нейронов”, деятельность которых может быть запрограммирована в соответствии с почти 80 параметрами, что позволяет исследователям воспроизвести уникальные характеристики различных типов нейронов. Легко-проводные “синапсы” пересекают плату, курсируя между сигналами каждого моделирующего нейрона и тысячи нейронов, создавая сеть, эффективно копируя электрическую вибрацию, которая устанавливает передачу в мозге.
Но принципиальная разница между тем, как традиционные вычислительные системы моделируют мозг и то, как Neurogrid работает, заключается в способе вычисления, которые выполняются и передаются по всей системе.
Большинство компьютеров, в том числе суперкомпьютеры, основываются на цифровых сигналах, то есть компьютер выполняет инструкции, по существу , отвечая “истина” или “ложь” на ряд вопросов. Это похоже на то, как нейроны связываются: они либо выстреливают потенциалом действия, или они этого не делают.
Разница в том, что расчеты, лежащие в основе или нет нейронных огней, обусловлены непрерывными, нелинейными процессами, больше похожими на аналоговый сигнал. Neurogrid использует аналоговый сигнал для вычислений, а цифровой сигнал для связи. При этом, он придерживается того же гибридного аналого-цифрового метода как и мозг.
В дополнение к этому превосходному моделированию, она также использует часть энергии суперкомпьютера. Например, Blue Gene / Q Sequoia потребляет около 8 мегаватт электроэнергии, которой будет достаточно для снабжения более 160,000 домов. Восемь мегаватт за $ 0.10/kWh составляет $ 800 в час, или чуть болеше $ 7 млн. в год.
Neurogrid, с другой стороны, работает на жалких 5 –ти Вт – это количество энергии, которое использует одно зарядное устройство для мобильного телефона.
В конечном счете, Neurogrid представляет собой экономически эффективную, энергосберегающую вычислительную платформу, которая, как надеется Kwabena Boahen, произведет революцию в нашем понимании мозга. Такую информационную платформу возможно установить например на автомобилях хендэ, для полной автоматизации машинного управления.
Для получения дополнительной информации об этом проекте зайдите на сайт доктора Kwabena Boahen.
По данным – livescience.com
