Исследовательское подразделение корпорации IBM в сотрудничестве с рядом
университетов представило новое поколение экспериментальных компьютерных чипов,
созданных для эмуляции работы головного мозга человека в процессе восприятия,
действия и познания новой информации. Исследователи говорят, что новая
технология позволит в прямом смысле слова сделать компьютеры будущего более
умными, сократив их размеры и потребности в плане вычислительной мощности.
Как рассказали в корпорации, новый чип резко отличается от традиционных
вычислительных и проекционных концепций, используемых в современных компьютерах.
Фактически, речь сейчас идет о создании первого работающего нейросинаптического
вычислительного процессора, воспроизводящего процессы, аналогичные тем, что
происходят между синапсами и нейронами в головном мозге. Такая организация чипа
является значительно более сложной, чем организация современных кремниевых
процессоров, работающих по жесткому алгоритмическому принципу.
На сегодня у IBM и партнеров по данному проекту есть в наличии два прототипа
процессоров, которые уже были изготовлены и сейчас они проходят тестирование.
В корпорации говорят, что в будущем на базе созданных процессоров можно будет
создавать так называемые "познающие компьютеры", которые не придется
программировать таким же способом, как и нынешние машины. Вместо этого
когнитивные компьютеры смогут сами получать опыт, находить взаимосвязи,
создавать гипотезы и учиться на базе имеющейся информации. Таким образом, по
всем параметрам эти решения будут имитировать мозг.
Для создания подобных чипов в IBM объединили достижения в области
нанотехнологий, нейробиологии и суперкомпьютеров. Начальный этап исследований в
области нейросинаптических чипов профинансировало американское агентство
передовых научных разработок DARPA, выделив на проект 21 млн долларов.
Исследования велись в рамках научного проекта Systems of Neuromorphic Adaptive
Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE).
Цель данного проекта заключается в создании системы, которая не только
анализирует сложную информацию из различных сенсорных модальностей, но и
динамически перестраивает себя на базе взаимодействия со внешней средой. Сейчас
исследователи говорят, что созданные чипы пока способны анализировать данные, но
не способны самоперестраиваться. Данная способность, как надеются исследователи,
у них появится в будущем.
"В рамках этого проекта мы надеемся выйти за пределы современной парадигмы
вычислительной техники, описанной еще Фон Нейманом. Будущие приложения будут
предъявлять повышенные требования к компьютерам и нам либо придется значительно
наращивать вычислительные возможности чипов, либо делать их более
интеллектуальными", - говорит Дхармендра Модха, руководитель данного проекта в
IBM Research.
В IBM говорят, что новые чипы не содержат в себе каких-либо биологических
элементов, но обладают их свойствами, что также является новинкой. Внутри чипов
есть так называемое нейросинаптическое ядро, созданное из кремниевых структур и
интегрированной памяти, воспроизводящей мозговые синапсы вычислительного блока,
имитирующего нейроны и коммуникационной области, воспроизводящей мозговые
аксоны.
Как было отмечено выше, у IBM имеются два прототипа чипа. Оба имеют ядра
созданные на базе 45-нанометровой технологии SOI-CMOS и содержащие по 256
нейронов. Одно ядро содержит в себе по 262 144 программируемых синапса, другое -
65 536 обучающихся синапса. В IBM говорят, что чипы в проведенных демонстрациях
показали свою успешность в таких задачах, как навигация, машинное видение,
ассоциативная память и другие.
В корпорации рассказали, что сейчас работают над многоядерными
нейросинаптическими чипами, а также над специальным системным программным
обеспечением для "умных" процессоров. В долгосрочной перспективе IBM поставила
себе задачу по созданию системы из 10 млрд нейронов и нескольких сотен
триллионов синапсов, при этом потребляющая не более одного киловатта
электричества.
