Nové čipy IBM počítají více jako my

Mikročip s asi tolik mozkovou silou jako zahradní červ se nemusí zdát příliš působivý ve srovnání s oslnivě rychlými čipy v moderních osobních počítačích. Ale nový mikročip vyrobený výzkumníky z IBM představuje mezník. Na rozdíl od běžného čipu napodobuje fungování biologického mozku – výkon, který by mohl otevřít nové možnosti ve výpočtech.

Mozkové hry: Nový čip IBM čte rukopis výzkumníka.

Uvnitř mozku jsou informace zpracovávány paralelně a výpočty a paměť jsou propleteny. Každý neuron je propojen s mnoha dalšími a síla těchto spojení se neustále mění, jak se mozek učí. Tato dynamika je považována za klíčovou pro učení a paměť a vědci se ji snažili napodobit v křemíku. Konvenční čipy naproti tomu zpracovávají jeden bit za druhým a převádějí informace mezi diskrétní procesor a paměťové komponenty. Čím větší problém je, tím větší je počet bitů, které je třeba zamíchat.

Výzkumníci IBM postavili a otestovali dva demonstrační čipy, které ukládají a zpracovávají informace způsobem, který napodobuje přirozený nervový systém. Společnost říká, že tyto rané čipy by mohly být stavebními kameny pro něco mnohem ambicióznějšího: počítač velikosti krabice od bot, který má asi poloviční složitost než lidský mozek a spotřebuje jen jeden kilowatt energie. Vyvíjí se s 21 miliony dolarů ve financování od Agentury pro pokročilé obranné výzkumné projekty ve spolupráci s několika univerzitami.

Výzkumní pracovníci společnosti a jejich akademičtí spolupracovníci představí příští měsíc na konferenci dva příspěvky Vlastní integrované obvody konference v San Jose v Kalifornii, která ukazuje, že návrhy čipů mají velmi nízké požadavky na napájení a pracují se softwarem napodobujícím neurální obvody. V jednom experimentu se neurální jádro, jak se novým čipům říká, učí hrát Pong; v jiném se naučí řídit auto na jednoduché závodní dráze; a v jiném se učí rozpoznávat obrázky.

Konvenční počítače se staly velmi výkonnými, ale vyžadují obrovské množství kapacity a výkonu, aby napodobily úkoly, které lidé považují za samozřejmé. Například počítačový systém Watson od IBM skvěle porazil dva nejlepší lidi Ohrožení! hráčů v zápase letos v únoru. K tomu však potřeboval 16 terabajtů paměti a shluk ohromně výkonných serverů.

Mozek vyřešil tyto problémy brilantně, s pouhými 10 watty energie, říká Kwabena Boahen , profesor bioinženýrství na Stanfordské univerzitě, který se v současnosti nepodílí na projektu IBM. Stroj s inteligencí, kterou máme, by mohl číst a vytvářet spojení, získávat informace a dávat jim smysl, spíše než jen vytvářet shody.

Jak by měl být takový kognitivní počítač navržen a jak by měl fungovat, je však kontroverzní. Koneckonců, biologové stále nechápou, jak mozek funguje.

IBM zveřejnilo pouze omezené podrobnosti o fungování a výkonu svých nových čipů. Ale vedoucí projektu Dharmendra Modha říká, že čipy jdou nad rámec předchozí práce v této oblasti tím, že napodobují dva aspekty mozku: blízkost částí zodpovědných za paměť a výpočty (napodobené hardwarem) a skutečnost, že spojení mezi těmito částmi lze vytvořit a rozpojit a zesílit. nebo časem slábnou (dokonceno softwarem).

Nové čipy obsahují 45nanometrové digitální tranzistory postavené přímo na paměťovém poli. Je to jako mít úložiště dat vedle každé logické brány v procesoru, říká počítačový odborník z Cornell University Rajit Manohar , který spolupracuje s IBM na návrzích hardwaru. Kriticky to znamená, že čipy spotřebují 45 pikojoulů na událost, což napodobuje přenos pulsu v neuronové síti. To je asi 1000krát méně energie, než spotřebuje běžný počítač, říká Gert Cauwenberghs , ředitel Institutu pro neurální výpočty na Kalifornské univerzitě v San Diegu.

Tým IBM zatím na těchto čipech demonstroval pouze velmi základní software, ale položil základ pro provozování složitějšího softwaru na jednodušších počítačích, než bylo možné v minulosti. V roce 2009 Modha's group provedla simulace neuronové sítě tak složité jako kočičí mozek na superpočítači. Ořezávají zuby na masivních simulacích, říká Michael Arbib , ředitel projektu USC Brain Project. Nyní přišli s čipy, které mohou usnadnit [spouštění kognitivního výpočetního softwaru] – ale zatím to neprokázali, říká.

Modha's group začala modelováním systému myší podobné složitosti, pak se vypracovala na krysu, kočku a nakonec opici. Pokaždé museli přejít na výkonnější superpočítač. A nebyli schopni spustit simulace v reálném čase kvůli oddělení paměti a procesoru, které mají nové návrhy čipů překonat. Nový hardware by měl tento software spouštět rychleji, spotřebovávat méně energie a na menším prostoru. Naším konečným cílem je kognitivně-počítačový systém na lidské úrovni, říká Modha.

skrýt