Um novo supercomputador semelhante ao cérebro visa corresponder à escala do cérebro humano

Um supercomputador programado para entrar online em abril de 2024 rivalizará com a taxa estimada de operações no cérebro humano, de acordo com pesquisadores na Austrália. A máquina, chamada DeepSouth, é capaz de realizar 228 trilhões de operações por segundo.

É o primeiro supercomputador do mundo capaz de simular redes de neurônios e sinapses (estruturas biológicas essenciais que constituem o nosso sistema nervoso) na escala do cérebro humano.

DeepSouth pertence a uma abordagem conhecida como computação neuromórfica, que visa imitar os processos biológicos do cérebro humano. Será administrado pelo Centro Internacional de Sistemas Neuromórficos da Western Sydney University.

Nosso cérebro é a máquina de computação mais incrível que conhecemos. Ao distribuir seu
Ao computar o poder de bilhões de pequenas unidades (neurônios) que interagem através de trilhões de conexões (sinapses), o cérebro pode rivalizar com os supercomputadores mais poderosos do mundo, exigindo apenas a mesma energia usada por uma lâmpada de geladeira.

Enquanto isso, os supercomputadores geralmente ocupam muito espaço e precisam de grandes quantidades de energia elétrica para funcionar. O mundo supercomputador mais poderoso, Hewlett Packard Enterprise Fronteira, pode realizar pouco mais de um quintilhão de operações por segundo. Abrange 680 metros quadrados (7,300 pés quadrados) e requer 22.7 megawatts para funcionar.

Nossos cérebros podem realizar o mesmo número de operações por segundo com apenas 20 watts de potência e pesando apenas 1.3 a 1.4 kg. Entre outras coisas, a computação neuromórfica visa desvendar os segredos desta incrível eficiência.

Transistores nos limites

Em 30 de junho de 1945, o matemático e físico John von Neumann descreveu o projeto de uma nova máquina, o Computador Automático Variável Discreto Eletrônico (Edvac). Isso definiu efetivamente o computador eletrônico moderno como o conhecemos.

Meu smartphone, o laptop que estou usando para escrever este artigo e o supercomputador mais poderoso do mundo compartilham a mesma estrutura fundamental introduzida por von Neumann há quase 80 anos. Todos eles têm unidades distintas de processamento e memória, onde dados e instruções são armazenados na memória e computados por um processador.

Durante décadas, o número de transistores num microchip duplicou aproximadamente a cada dois anos, uma observação conhecida como Lei de Moore. Isso nos permitiu ter computadores menores e mais baratos.

No entanto, os tamanhos dos transistores estão agora se aproximando a escala atômica. Nesses tamanhos minúsculos, a geração excessiva de calor é um problema, assim como um fenômeno chamado tunelamento quântico, que interfere no funcionamento dos transistores. Isso está desacelerando e eventualmente interromperá a miniaturização do transistor.

Para superar esse problema, os cientistas estão explorando novas abordagens para
computação, começando pelo poderoso computador que todos temos escondido em nossas cabeças, o cérebro humano. Nossos cérebros não funcionam de acordo com o modelo de computador de John von Neumann. Eles não têm áreas separadas de computação e memória.

Em vez disso, funcionam conectando bilhões de células nervosas que comunicam informações na forma de impulsos elétricos. As informações podem ser passadas de um neurônio para o próximo através de uma junção chamada sinapse. A organização de neurônios e sinapses no cérebro é flexível, escalonável e eficiente.

Assim, no cérebro – e ao contrário de um computador – a memória e a computação são governadas pelos mesmos neurónios e sinapses. Desde o final da década de 1980, os cientistas estudam esse modelo com a intenção de importá-lo para a computação.

Imitação da Vida

Os computadores neuromórficos são baseados em redes intrincadas de processadores simples e elementares (que agem como neurônios e sinapses do cérebro). A principal vantagem disso é que essas máquinas são inerentemente “paralelos”.

Isso significa que, como acontece com neurônios e sinapses, praticamente todos os processadores de um computador podem potencialmente operar simultaneamente, comunicando-se em conjunto.

Além disso, como os cálculos realizados por neurônios e sinapses individuais são muito simples em comparação com os computadores tradicionais, o consumo de energia é muito menor. Embora às vezes os neurônios sejam considerados unidades de processamento e as sinapses como unidades de memória, eles contribuem tanto para o processamento quanto para o armazenamento. Em outras palavras, os dados já estão localizados onde a computação exige.

Isto acelera a computação do cérebro em geral porque não há separação entre memória e processador, o que nas máquinas clássicas (von Neumann) provoca uma desaceleração. Mas também evita a necessidade de realizar uma tarefa específica de acesso a dados de um componente da memória principal, como acontece em sistemas de computação convencionais e consome uma quantidade considerável de energia.

Os princípios que acabamos de descrever são a principal inspiração para o DeepSouth. Este não é o único sistema neuromórfico atualmente ativo. Vale a pena mencionar o Projeto Cérebro Humano (HBP), financiado por um Iniciativa da UE. O HBP funcionou de 2013 a 2023 e deu origem ao BrainScaleS, uma máquina localizada em Heidelberg, na Alemanha, que emula a forma como os neurônios e as sinapses funcionam.

BrainScaleS pode simular como os neurônios “aumentam”, a maneira como um impulso elétrico viaja ao longo de um neurônio em nossos cérebros. Isto tornaria o BrainScaleS um candidato ideal para investigar a mecânica dos processos cognitivos e, no futuro, os mecanismos subjacentes a doenças neurológicas e neurodegenerativas graves.

Por serem projetados para imitar cérebros reais, os computadores neuromórficos podem ser o início de um ponto de viragem. Oferecendo poder computacional sustentável e acessível e permitindo aos pesquisadores avaliar modelos de sistemas neurológicos, eles são uma plataforma ideal para uma variedade de aplicações. Eles têm o potencial de avançar nossa compreensão do cérebro e oferecer novas abordagens para inteligência artificial.

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Crédito de imagem: Marian Anbu Juwan / P

• Conteúdo com tecnologia de SEO e distribuição de relações públicas. Seja amplificado hoje.
• PlatoData.Network Gerativa Vertical Ai. Capacite-se. Acesse aqui.
• PlatoAiStream. Inteligência Web3. Conhecimento Amplificado. Acesse aqui.
• PlatãoESG. Carbono Tecnologia Limpa, Energia, Ambiente, Solar, Gestão de resíduos. Acesse aqui.
• PlatoHealth. Inteligência em Biotecnologia e Ensaios Clínicos. Acesse aqui.
• Fonte: https://singularityhub.com/2023/12/20/a-new-brain-like-supercomputer-aims-to-match-the-scale-of-the-human-brain/