211service.com
IBM-forskare visar ritningar för hjärnliknande datoranvändning
För att skapa en dator lika kraftfull som den mänskliga hjärnan kanske vi först måste bygga en som fungerar mer som en hjärna. Idag på Internationalen Gemensam konferens om neurala nätverk i Dallas kommer IBM-forskare att avslöja en radikalt ny datorarkitektur utformad för att få det målet inom räckhåll. Med hjälp av simuleringar av enorm komplexitet visar de att arkitekturen, som heter TrueNorth, kan leda till en ny generation av maskiner som fungerar mer som biologiska hjärnor.
Visuellt stimulerande: TrueNorth kan användas för att simulera bearbetningen av en näthinna. Den här bilden visar avfyrningen av virtuella neuroner i ett sådant system.
Tillkännagivandet bygger på IBM:s pågående projekt inom kognitiv datoranvändning. 2011 släppte forskargruppen datorchips som använder ett nätverk av neurosynaptiska kärnor för att hantera information på ett sätt som liknar neuronernas funktion i en hjärna (se IBMs New Chips Compute More Like We Do ). Med TrueNorth demonstrerar forskarna ett sätt att använda dessa chips för specifika uppgifter, och de visar att tillvägagångssättet kan användas för att bygga bland annat en mer effektiv biologiskt inspirerad visuell sensor.
Det är inte vettigt att ta ett programmeringsspråk från den tidigare eran och försöka anpassa det till en ny arkitektur. Det är som en fyrkantig pinne i ett runt hål, sa Dharmendra S. Modha , huvudforskare. Du måste tänka om själva uppfattningen om vad programmering innebär.
I en serie av tre artiklar som släpptes idag, beskriver Modhas team TrueNorth-systemet och dess möjliga tillämpningar.
De flesta moderna datorsystem är byggda på Von Neumann-arkitekturen – med separata enheter för att lagra information och bearbeta den sekventiellt – och de använder programmeringsspråk som utformats specifikt för den arkitekturen. Istället lagrar och bearbetar TrueNorth information på ett distribuerat, parallellt sätt, som neuroner och synapser i en hjärna.
Modhas team har också utvecklat mjukvara som körs på en konventionell superdator men som simulerar funktionen hos ett enormt nätverk av neurosynaptiska kärnor – med 100 biljoner virtuella synapser och två miljarder neurosynaptiska kärnor.
Varje kärna i den simulerade neurosynaptiska datorn innehåller sitt eget nätverk av 256 neuroner, som arbetar med en ny matematisk modell. I denna modell härmar de digitala neuronerna den oberoende naturen hos biologiska neuroner, utvecklar olika svarstider och avfyrningsmönster som svar på input från närliggande neuroner.
Program skrivs med hjälp av speciella ritningar som kallas corelets. Varje kärna specificerar den grundläggande funktionen hos ett nätverk av neurosynaptiska kärnor. Individuella corelets kan kopplas till mer och mer komplexa strukturer - kapslade, säger Modha, som ryska dockor.
TrueNorth kommer med ett bibliotek med 150 fördesignade corelets, var och en för en viss uppgift. En corelet kan till exempel detektera rörelse, medan en annan kan sortera bilder efter färg. I TrueNorth ingår också en läroplan för att hjälpa akademiker och så småningom kunder att lära sig använda systemet.
Karlheinz Meier , meddirektör för Europeiska Unionens Human Brain Project, säger att otraditionella datorarkitekturer som TrueNorth inte är avsedda som en ersättning för befintliga enheter utan som inkörsport till helt nya marknader för teknik. De kan till exempel användas för att lösa vissa problem som involverar big data som den traditionella Von Neumann-metoden inte kan reda ut.
Om du tittar på vilken arkitektur som redan kan [lösa dessa problem] idag, så är det hjärnan, säger Meier. Vi lär oss av data. Vi har inga förutbestämda algoritmer. Vi kan göra förutsägelser och orsakssamband även i situationer vi aldrig har sett förut.
Forskarna hoppas till exempel kunna använda TrueNorth för att utveckla system lika kraftfulla som människans syn. Hjärnan sorterar igenom mer än en terabyte av visuell data varje dag men kräver lite kraft för att göra det. IBM och iniLabs, ett partnerföretag i Zürich, planerar att involvera TrueNorth i utvecklingen av en visuell sensor.
Teamet föreställer sig att tekniken en dag kommer in i vardagliga maskiner som smartphones och bilar. De planerar att fortsätta förfina mjukvaran, som är hämtad från en grundläggande modell av hur hjärnan fungerar och inte är begränsad av bestående frågor om hur hjärnan verkligen fungerar.
Vid det här laget vill vi inte ha fler insikter från neurovetenskap idag. Vi begränsas inte av det, säger Modha. Vi utökar gränserna för vad datorer kan göra effektivt.