מחשב על חדש דמוי מוח שואף להתאים לקנה המידה של המוח האנושי

מחשב-על המתוכנן לעלות לרשת באפריל 2024 יתחרה בקצב הפעולות המשוער במוח האנושי, לפי חוקרים מאוסטרליה. המכונה, הנקראת DeepSouth, מסוגלת לבצע 228 טריליון פעולות בשנייה.

זהו מחשב העל הראשון בעולם המסוגל לדמות רשתות של נוירונים וסינפסות (מבנים ביולוגיים מרכזיים המרכיבים את מערכת העצבים שלנו) בקנה מידה של המוח האנושי.

DeepSouth שייכת לגישה המכונה מחשוב נוירומורפי, שמטרתו לחקות את התהליכים הביולוגיים של המוח האנושי. הוא יופעל מהמרכז הבינלאומי למערכות נוירומורפיות באוניברסיטת מערב סידני.

המוח שלנו הוא מכונת המחשוב המדהימה ביותר שאנו מכירים. על ידי הפצתו
כוח מחשוב למיליארדי יחידות קטנות (נוירונים) המקיימות אינטראקציה באמצעות טריליוני קשרים (סינפסות), המוח יכול להתחרות במחשבי העל החזקים ביותר בעולם, תוך שהוא דורש רק את אותו הכוח המשמש את נורת המקרר.

מחשבי-על, בינתיים, בדרך כלל תופסים הרבה מקום וצריכים כמויות גדולות של חשמל כדי לפעול. של העולם מחשב העל החזק ביותר, ה Hewlett Packard Enterprise Frontier, יכול לבצע קצת יותר מקונטיליון פעולות בשנייה. הוא משתרע על פני 680 מ"ר (7,300 רגל רבוע) ודורש 22.7 מגה וואט כדי לפעול.

המוח שלנו יכול לבצע את אותו מספר פעולות בשנייה עם הספק של 20 וואט בלבד, תוך משקל של 1.3 עד 1.4 קילוגרם בלבד. בין היתר, מחשוב נוירומורפי נועד לגלות את סודות היעילות המדהימה הזו.

טרנזיסטורים בגבולות

ב-30 ביוני 1945, המתמטיקאי והפיזיקאי ג'ון פון נוימן תיאר את העיצוב של מכונה חדשה, ה מחשב אוטומטי משתנה אלקטרוני (Edvac). זה הגדיר למעשה את המחשב האלקטרוני המודרני כפי שאנו מכירים אותו.

הסמארטפון שלי, המחשב הנייד שבו אני משתמש לכתיבת מאמר זה ומחשב העל החזק ביותר בעולם כולם חולקים את אותו מבנה בסיסי שהציג פון נוימן לפני כמעט 80 שנה. לכל אלה יש יחידות עיבוד וזיכרון נפרדות, שבו נתונים והוראות מאוחסנים בזיכרון ומחושבים על ידי מעבד.

במשך עשרות שנים, מספר הטרנזיסטורים על שבב מיקרו הוכפל בערך כל שנתיים, תצפית המכונה חוק מור. זה איפשר לנו להחזיק מחשבים קטנים וזולים יותר.

עם זאת, גדלי טרנזיסטורים מתקרבים כעת הסולם האטומי. בגדלים הזעירים הללו, יצירת חום מוגזמת היא בעיה, וכך גם תופעה הנקראת מנהור קוונטי, שמפריעה לתפקוד הטרנזיסטורים. זה מאט ובסופו של דבר יעצור את מזעור הטרנזיסטור.

כדי להתגבר על בעיה זו, מדענים בוחנים גישות חדשות בנושא
מחשוב, החל מהמחשב החזק שכולנו חבוי בראשנו, המוח האנושי. המוח שלנו לא עובד לפי המודל של ג'ון פון נוימן של המחשב. אין להם אזורי מחשוב וזיכרון נפרדים.

במקום זאת הם פועלים על ידי חיבור מיליארדי תאי עצב המתקשרים מידע בצורה של דחפים חשמליים. ניתן להעביר מידע מ נוירון אחד למשנהו דרך צומת הנקרא סינפסה. ארגון הנוירונים והסינפסות במוח גמיש, ניתן להרחבה ויעיל.

אז במוח - ובניגוד למחשב - הזיכרון והחישוב נשלטים על ידי אותם נוירונים וסינפסות. מאז סוף שנות ה-1980, מדענים חוקרים את המודל הזה מתוך כוונה לייבא אותו למחשוב.

חיקוי של חיים

מחשבים נוירומורפיים מבוססים על רשתות מורכבות של מעבדים פשוטים ואלמנטריים (שפועלים כמו הנוירונים והסינפסות של המוח). היתרון העיקרי של זה הוא כי מכונות אלה הם מטבעם "מקבילים".

זה אומר ש, כמו נוירונים וסינפסות, כמעט כל המעבדים במחשב יכולים לפעול בו זמנית ולתקשר במקביל.

בנוסף, מכיוון שהחישובים המבוצעים על ידי נוירונים וסינפסות בודדים הם פשוטים מאוד בהשוואה למחשבים מסורתיים, צריכת האנרגיה קטנה בסדרי גודל. למרות שלעיתים חושבים על נוירונים כיחידות עיבוד, וסינפסות כיחידות זיכרון, הם תורמים הן לעיבוד והן לאחסון. במילים אחרות, הנתונים כבר ממוקמים היכן שהחישוב דורש זאת.

זה מאיץ את המחשוב של המוח באופן כללי מכיוון שאין הפרדה בין זיכרון למעבד, מה שבמכונות קלאסיות (פון נוימן) גורם להאטה. אבל זה גם מונע את הצורך לבצע משימה ספציפית של גישה לנתונים מרכיב זיכרון ראשי, כפי שקורה במערכות מחשוב קונבנציונליות וצורך כמות ניכרת של אנרגיה.

העקרונות שתיארנו זה עתה הם ההשראה העיקרית ל-DeepSouth. זו אינה המערכת הנוירומורפית היחידה הפעילה כיום. ראוי להזכיר את פרויקט המוח האנושי (HBP), ממומן במסגרת א האיחוד האירופי. ה-HBP פעל מ-2013 עד 2023, והוביל ל-BrainScaleS, מכונה הממוקמת בהיידלברג, גרמניה, שמחקה את אופן פעולת הנוירונים והסינפסות.

BrainScaleS יכול לדמות כיצד נוירונים "מתפצלים", האופן שבו דחף חשמלי נע לאורך נוירון במוח שלנו. זה יהפוך את BrainScaleS למועמד אידיאלי לחקור את המכניקה של תהליכים קוגניטיביים ובעתיד, מנגנונים העומדים בבסיס מחלות נוירולוגיות ונוירודגנרטיביות חמורות.

מכיוון שהם מתוכננים לחקות מוחות ממשיים, מחשבים נוירומורפיים יכולים להיות תחילתה של נקודת מפנה. הם מציעים כוח מחשוב בר קיימא ובמחיר סביר ומאפשרים לחוקרים להעריך מודלים של מערכות נוירולוגיות, הם פלטפורמה אידיאלית למגוון יישומים. יש להם פוטנציאל גם לקדם את הבנתנו את המוח וגם להציע גישות חדשות לבינה מלאכותית.

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

תמונת אשראי: מריאן אנבו ג'ואן / pixabay

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/12/20/a-new-brain-like-supercomputer-aims-to-match-the-scale-of-the-human-brain/