Nov superračunalnik, podoben možganom, se bo ujemal s človeškimi možgani

Superračunalnik, ki bo na spletu načrtovan aprila 2024, bo konkurenčen ocenjeni hitrosti delovanja človeških možganov, po mnenju raziskovalcev v Avstraliji. Stroj, imenovan DeepSouth, je sposoben izvesti 228 trilijonov operacij na sekundo.

To je prvi superračunalnik na svetu, ki je sposoben simulirati mreže nevronov in sinaps (ključne biološke strukture, ki sestavljajo naš živčni sistem) na ravni človeških možganov.

DeepSouth pripada pristopu znano kot nevromorfno računalništvo, katerega namen je posnemati biološke procese človeških možganov. Vodil ga bo Mednarodni center za nevromorfne sisteme na univerzi Western Sydney.

Naši možgani so najbolj neverjeten računalniški stroj, kar jih poznamo. Z distribucijo svojega
Računalniška moč za milijarde majhnih enot (nevronov), ki medsebojno delujejo prek trilijonov povezav (sinaps), se lahko možgani kosajo z najmočnejšimi superračunalniki na svetu, pri tem pa potrebujejo le enako moč, ki jo porabi žarnica v hladilniku.

Superračunalniki pa običajno zavzamejo veliko prostora in za delovanje potrebujejo velike količine električne energije. Svetovno najmočnejši superračunalnikje Hewlett Packard Enterprise Frontier, lahko izvede nekaj več kot en kvintiljon operacij na sekundo. Pokriva 680 kvadratnih metrov (7,300 kvadratnih čevljev) in potrebuje 22.7 megavata za delovanje.

Naši možgani lahko izvedejo enako število operacij na sekundo s samo 20 vati moči, pri tem pa tehtajo le 1.3 do 1.4 kilograma. Med drugim želi nevromorfno računalništvo odkriti skrivnosti te neverjetne učinkovitosti.

Tranzistorji na mejah

30. junija 1945 matematik in fizik John von Neumann je opisal zasnovo novega stroja Elektronski diskretni variabilni avtomatski računalnik (Edvac). To je dejansko definiralo sodobni elektronski računalnik, kot ga poznamo.

Moj pametni telefon, prenosni računalnik, ki ga uporabljam za pisanje tega članka, in najmočnejši superračunalnik na svetu imajo enako temeljno strukturo, ki jo je uvedel von Neumann pred skoraj 80 leti. Vsi imajo različne procesne in pomnilniške enote, kjer so podatki in navodila shranjeni v pomnilniku in jih izračuna procesor.

Desetletja se je število tranzistorjev na mikročipu podvojilo približno vsaki dve leti, opazovanje, znano kot Moorov zakon. To nam je omogočilo manjše in cenejše računalnike.

Vendar se velikosti tranzistorjev zdaj približujejo atomsko lestvico. Pri teh majhnih velikostih je problem prekomerno nastajanje toplote, kot tudi pojav, imenovan kvantno tuneliranje, ki moti delovanje tranzistorjev. To se upočasnjuje in bo sčasoma zaustavil miniaturizacijo tranzistorjev.

Da bi rešili to težavo, znanstveniki raziskujejo nove pristope
računalništvo, začenši z zmogljivim računalnikom, ki ga imamo vsi skriti v glavi, človeškimi možgani. Naši možgani ne delujejo po modelu računalnika Johna von Neumanna. Nimajo ločenih računalniških in pomnilniških območij.

Namesto tega delujejo tako, da povezujejo milijarde živčnih celic, ki sporočajo informacije v obliki električnih impulzov. Informacije se lahko posredujejo iz enega nevrona do drugega skozi stičišče, imenovano sinapsa. Organizacija nevronov in sinaps v možganih je prilagodljiva, razširljiva in učinkovita.

Torej v možganih – in za razliko od računalnika – spomin in računanje upravljajo isti nevroni in sinapse. Od poznih osemdesetih let prejšnjega stoletja znanstveniki preučujejo ta model z namenom, da bi ga uvozili v računalništvo.

Imitacija življenja

Nevromorfni računalniki temeljijo na zapletenih mrežah preprostih, osnovnih procesorjev (ki delujejo kot možganski nevroni in sinapse). Glavna prednost tega je, da ti stroji so same po sebi "vzporedne".

To pomeni da, kot pri nevronih in sinapsah, lahko skoraj vsi procesorji v računalniku potencialno delujejo hkrati in komunicirajo v tandemu.

Poleg tega, ker so izračuni, ki jih izvajajo posamezni nevroni in sinapse, zelo preprosti v primerjavi s tradicionalnimi računalniki, je poraba energije nekoliko manjša. Čeprav se nevroni včasih obravnavajo kot procesne enote, sinapse pa kot spominske enote, prispevajo k procesiranju in shranjevanju. Z drugimi besedami, podatki so že tam, kjer jih zahteva izračun.

S tem se možgansko računanje nasploh pospeši, ker ni ločitve med pomnilnikom in procesorjem, kar pri klasičnih (von Neumannovih) strojih povzroča upočasnitev. Izogne ​​pa se tudi potrebi po izvajanju posebne naloge dostopanja do podatkov iz komponente glavnega pomnilnika, kot se dogaja v običajnih računalniških sistemih, in porabi precejšnjo količino energije.

Načela, ki smo jih pravkar opisali, so glavni navdih za DeepSouth. To ni edini nevromorfni sistem, ki je trenutno aktiven. Omeniti velja, Projekt človeških možganov (HBP), financiran v okviru an Pobuda EU. HBP je deloval od leta 2013 do 2023 in je vodil do BrainScaleS, stroja v Heidelbergu v Nemčiji, ki posnema način delovanja nevronov in sinaps.

BrainScaleS lahko simulira, kako nevroni "špikajo", način, kako električni impulz potuje vzdolž nevrona v naših možganih. Zaradi tega bi bil BrainScaleS idealen kandidat za raziskovanje mehanike kognitivnih procesov in v prihodnosti mehanizmov, na katerih temeljijo resne nevrološke in nevrodegenerativne bolezni.

Ker so zasnovani tako, da posnemajo dejanske možgane, so lahko nevromorfni računalniki začetek prelomnice. Ker ponujajo trajnostno in cenovno dostopno računalniško moč ter omogočajo raziskovalcem, da ocenijo modele nevroloških sistemov, so idealna platforma za vrsto aplikacij. Imajo potencial za izboljšanje našega razumevanja možganov in ponudbe nove pristope k umetni inteligenci.

Ta članek je ponovno objavljen Pogovor pod licenco Creative Commons. Preberi Originalni članek.

Kreditno slike: marian anbu juwan / pixabay

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://singularityhub.com/2023/12/20/a-new-brain-like-supercomputer-aims-to-match-the-scale-of-the-human-brain/