Ali so nevromorfni sistemi prihodnost visoko zmogljivega računalništva?

Človeški možgani so neverjetno dobri pri shranjevanju in obdelavi informacij. Medtem ko naše znanje o delovanju možganov nikakor ni popolno, znanstveniki in inženirji razvijajo računalniške tehnologije, ki posnemajo delovanje nevronov v možganih. Ne gre samo za izdelavo hitrejših računalnikov; možgani so tudi zelo energetsko učinkoviti in zgodnji znaki kažejo, da bi lahko nevromorfni sistemi zagotovili izboljšano energetsko učinkovitost. To je pomemben dejavnik, saj sta poraba energije in odpadna toplota omejujoča dejavnika za običajno elektroniko.

Veliko vprašanje za tiste, ki delajo na tem področju, je, kako daleč naj gremo pri posnemanju možganov. Ali naj bodo prihodnji sistemi nevromorfni – poskušajo ustvariti sisteme, ki so čim bližje možganom – ali naj se zgledujejo po možganih, namesto da jih posnemajo?

Dober način razmišljanja o tem je odnos med pticami in letali. Človeško letenje so navdihnile ptice in letalo posnema več vidikov ptičjega letenja – najbolj očitna sta dve krili. Toda letalo nikakor ni kopija ptice – reaktivni motorji so na primer zelo drugačni od mišic za mahanje s krili.

Štirje strokovnjaki

Ta teden so se štirje strokovnjaki udeležili a Razprava o prihodnji vlogi nevromorfnih sistemov v računalništvu. Prireditev je vodila Regina Dittmann, ki je strokovnjak za elektronske materiale na Forschungszentrum Jülich v Nemčiji.

Argumenti za nevromorfno računalništvo so bili Kwabena Boahen – ustanovitelj in direktor laboratorija Brains in Silicon Univerze Stanford v Kaliforniji – in Ralph Etienne-Cummings, ki vodi Laboratorij za računalniške senzorično-motorične sisteme na univerzi Johns Hopkins v Marylandu.

Zagovorniki previdnosti so bili Yann LeCun – ki je glavni znanstvenik za umetno inteligenco pri Meta (Facebook) in član laboratorija za računalniško inteligenco, učenje, vizijo in robotiko na Univerzi v New Yorku – in Bill Dally je glavni znanstvenik pri NVIDIA in član Bio-X na univerzi Stanford.

Integracija v 3D

Boahen je razpravo začel z besedami, da je uspeh nevromorfnega računalništva odvisen od naše sposobnosti integracije in povečevanja komponent, podobno kot je polprevodniška industrija več let dosegala eksponentno rast števila tranzistorjev na čipu. Za ponazoritev, kako pomembna je časovna konstanta v tem nevromorfnem Moorovem zakonu, je uporabil zabavno enoto nevromorfne računalniške moči – možgane kapibare –, ki jih je primerjal z možgani muhe.

Boahen meni, da bi prehod z 2D na 3D arhitekturo pomagal spodbuditi integracijo, vendar je izzivov veliko.

Etienne-Cummings je poudaril, da se nevromorfno računalništvo zelo razlikuje od običajnega računalništva. Za razliko od elektronskih impulzov v računalniku napetostni skoki v nevronskem sistemu ne prenašajo informacij, temveč so pomembni intervali med skoki. V nekem smislu nevromorfni sistemi segajo v četrto dimenzijo.

Medicinske aplikacije

Poudaril je, da bodo nevromorfni sistemi, ki temeljijo na konicah, igrali pomembno vlogo pri integraciji bioloških sistemov s konvencionalnimi računalniki. To bi vodilo k boljšim medicinskim tehnologijam, kot je na primer protetika.

Ko je govoril o omejitvah nevromorfnega računalništva, je Dally poudaril, da so konice neučinkovit način predstavljanja števil. To pomeni, da niso posebej uporabni za opravljanje številnih nalog, ki jih trenutno opravljajo običajni računalniki. Pravzaprav je dejal, da moramo bolj razmišljati o tem, kateri modeli nevronske mreže so primerni za katere naloge – na primeru ptice in letala. Nevromorfni sistemi bi bili uporabni za simulacijo biologije, je dejal.

LeCun se je strinjal, da je treba biti pameten glede tega, kaj kopiramo iz možganov v računalniških sistemih. Poudaril je, da je trenutno zelo težko zgraditi in integrirati analogno elektroniko, ki je potrebna za nevromorfno računalništvo, in vprašal, ali prihaja revolucija v tehnologiji.

Nevromorfni pospeševalci

Rekel je, da bi lahko nevromorfne sisteme našli uporabo kot pospeševalnike, ki opravljajo posebne naloge za običajne računalniške sisteme. Kot primer je navedel pospeševalnik za očala z razširjeno resničnostjo.

Preberi več

Strokovnjaki razpravljajo o možnih poteh do človeku podobne umetne inteligence

So torej občinstvo prepričali zagovorniki nevromorfizma ali skeptiki? Anketa, ki jo je Dittman izvedel na začetku razprave, je pokazala, da se 46 % občinstva strinja, da so nevromorfni sistemi prihodnost visoko zmogljivega računalništva. Po razpravi se je to povzpelo na 56 %, tako da imajo.

Za ogled debate se lahko prijavite tukaj: Prihodnost visoko zmogljivega računalništva: ali so nevromorfni sistemi odgovor? Pokrovitelj debate je revija Nevromorfno računalništvo in inženiring. Izdala jo je založba IOP Publishing, ki vam prinaša tudi Svet fizike.

• Kwabena Boahen v tem govori o nevromorfnem računalništvu na osnovi silicija epizoda Physics World Weekly Podcast.

Pošta Ali so nevromorfni sistemi prihodnost visoko zmogljivega računalništva? pojavil prvi na Svet fizike.

• Coinsmart. Najboljša evropska borza bitcoinov in kriptovalut.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. PROST DOSTOP.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Brezplačen preizkus.
• Vir: https://physicsworld.com/a/are-neuromorphic-systems-the-future-of-high-performance-computing/