Stoletá společnost IBM představila prototypy počítačových čipů, jejichž princip je inspirován funkcí lidského mozku. Čip SyNAPSE sice nevyužívá žádné biomateriály, ale místo jedné paměti, ke které procesor přistupuje, jsou zde desetitisíce malých nezávislých paměťových modulů, které propojují jednotlivé křemíkové neurony. Hlavními výhodami mají být úspora energie, flexibilita a schopnost čipu se "přeprogramovat" a přizpůsobit se rychle podnětům z okolí.
Dharmendra Modha, výzkumník IBM, zabývající se principy použitými v SyNAPSE
"Je to významný posun od Von Neumannova paradigmatu, které v počítačové architektuře vládne více jak padesát let," uvedl Dharmendra Modha, šéf projektu SyNAPSE, na kterém s IBM spolupracuje i vojenská výzkumná organizace DARPA.
"Počítače budoucnosti budou čelit obrovským nárokům na funkcionalitu, kterým nelze efektivně vyhovět při současné tradiční architektuře. Tyto čipy jsou dalším významným krokem v evoluci počítačů od kalkulátorů k učícím se systémům. Ukazuje na příchod počítačů nové generace."
Kognitivní počítače se teď učí číst i hrát si
V kalifornských laboratořích zatím výzkumníci IBM pracují se dvěma SyNAPSE čipy, oba jsou postavené pomocí 45nm obvodů SOI-CMOS, oba s 256 neurony. První čip obsahuje 262 144 programovatelných synapsí (mozkových spojení), druhý 65 536 učících se synapsí.
Inženýři už předvedli konkrétní uplatnění nových čipů. Popularitu si v médiích získalo třeba "vychování" počítače k inteligentnímu pohybu pálky v primitivní hře Pong. Dalším úspěšným experimentem je rozpoznávání rukou psaných znaků, konkrétně číslic.
Výzkumníci IBM předvádějí rozpoznání psaných čísel. Počítačový "mozek" rozpoznal, že jde o číslo 2, graf ukazuje, jakou pravděpodobnost přiřadil jednotlivým číslům.
Napodobit lidský mozek, a to se všemi jeho možnostmi, je snem počítačových výzkumníků od samého počátku. Už v padesátých letech IBM zkoumala počítačovou simulaci neuronových synapsí, počátkem tohoto roku pak předvedla superpočítač Watson, který je schopen paralelních výpočtů. Učí se četbou textů v přirozeném lidském jazyce.
Čím je SyNAPSE nový a unikátní?Tranzistory jsou v IBM SyNAPSE přímo svázány s vlastními paměťovými moduly a podobají se tak samostatným počítačům (neuronům). Výpočetní výkon je zatím výrazně menší, než u nejlepších běžných strojů, IBM ale věří, že dokáže zkonstruovat násobně výkonnější sestavy, podobající se lidskému mozku. Běžné počítače (Von Neumannova architektura) využívají sekvenčního zpracování instrukcí. Řídící i aritmeticko-logická jednotka přistupují ke společné paměti. Omezená propustnost toku informací mezi procesorem a pamětí má za následek omezenou rychlost zpracování dat. |
Výzkumníci IBM si hrají: Paul Merolla a John Arthur (dole)
V současné konfiguraci si SyNAPSE čipy s výkonem běžných počítačů příliš nezadají. Klasický sekvenční přístup (úkoly se plní jeden po druhém) totiž pořád předčí výhodu paralelního přístupu (úkoly se plní všechny zároveň). Do budoucna chystá IBM mnohem ambicióznější projekty: dlouhodobým cílem je údajně vytvořit "systém čipů s deseti miliardami neuronů, stovkami bilionů synapsí, který přitom spotřebuje jen kilowatt elektrické energie."
Na umělou inteligenci si musíme počkat
Na dotaz redakce Technet.cz výzkumníci z IBM upřesnili, že současná verze kognitivního počítače zatím stále nepokročila do světa nevysvětlitelné umělé inteligence. "Kognitivní čip se dokáže dynamicky přizpůsobit aktuálním podmínkám a automaticky se rekonfigurovat podle interakcí s okolím, ale na samotném kognitivním počítači stále běží člověkem vytvořené algoritmy," uvedli výzkumníci.
ZdrojeSyNAPSE - tisková zpráva (anglicky) Počítač jako lidský mozek (Engadget, anglicky) Kognitivní čip IBM (Nature, anglicky) |
Uplatnění nových čipů se předpokládá například v řízení a předvídání chování komplexních systémů, ze kterých dostává počítač ohromné množství vjemů (dat) a kde je vyžadováno zpracování v reálném čase. Sem patří předpovědi počasí, včasná detekce zemětřesení nebo tsunami, sledování bezpečnosti na silnicích, odhalování finanční kriminality nebo třeba lékařská diagnóza. Na tu si již brousí obvody systém DeepQA, na kterém běžel i superpočítač Watson.
