211service.com
IBM-wetenschappers tonen blauwdrukken voor hersenachtige computers
Om een computer te maken die zo krachtig is als het menselijk brein, moeten we misschien eerst een computer bouwen die meer als een brein werkt. Vandaag, op de International Gezamenlijke conferentie over neurale netwerken in Dallas zullen IBM-onderzoekers een radicaal nieuwe computerarchitectuur onthullen die is ontworpen om dat doel binnen bereik te brengen. Met simulaties van enorme complexiteit laten ze zien dat de architectuur, TrueNorth genaamd, zou kunnen leiden tot een nieuwe generatie machines die meer als biologische hersenen gaan functioneren.
Visueel stimulerend: TrueNorth kan worden gebruikt om de verwerking van een netvlies te simuleren. Deze afbeelding toont het afvuren van virtuele neuronen in zo'n systeem.
De aankondiging bouwt voort op IBM's lopende projecten op het gebied van cognitieve computing. In 2011 bracht het onderzoeksteam computerchips uit die een netwerk van neurosynaptische kernen gebruiken om informatie te beheren op een manier die lijkt op het functioneren van neuronen in een brein (zie IBM's New Chips Compute More Like We Do). Met TrueNorth demonstreren de onderzoekers een manier om die chips voor specifieke taken te gebruiken, en ze laten zien dat de aanpak kan worden gebruikt om onder meer een efficiëntere biologisch geïnspireerde visuele sensor te bouwen.
Het heeft geen zin om een programmeertaal uit het vorige tijdperk te nemen en deze aan te passen aan een nieuwe architectuur. Het is als een vierkante pin in een rond gat, zei Dharmendra S. Modha , hoofd onderzoeker. Je moet het hele idee van wat programmeren betekent, heroverwegen.
In een serie van drie artikelen die vandaag zijn vrijgegeven, beschrijft het team van Modha het TrueNorth-systeem en de mogelijke toepassingen ervan.
De meeste moderne computersystemen zijn gebouwd op de Von Neumann-architectuur - met afzonderlijke eenheden om informatie op te slaan en sequentieel te verwerken - en ze gebruiken programmeertalen die speciaal voor die architectuur zijn ontworpen. In plaats daarvan slaat TrueNorth informatie op een gedistribueerde, parallelle manier op en verwerkt deze, zoals de neuronen en synapsen in een brein.
Het team van Modha heeft ook software ontwikkeld die op een conventionele supercomputer draait, maar de werking van een enorm netwerk van neurosynaptische kernen simuleert - met 100 biljoen virtuele synapsen en twee miljard neurosynaptische kernen.
Elke kern van de gesimuleerde neurosynaptische computer bevat zijn eigen netwerk van 256 neuronen, die werken met een nieuw wiskundig model. In dit model bootsen de digitale neuronen de onafhankelijke aard van biologische neuronen na, waarbij ze verschillende reactietijden en vuurpatronen ontwikkelen als reactie op input van naburige neuronen.
Programma's worden geschreven met behulp van speciale blauwdrukken die corelets worden genoemd. Elke corelet specificeert de basiswerking van een netwerk van neurosynaptische kernen. Individuele kernjes kunnen worden gekoppeld aan steeds complexere structuren - genesteld, zegt Modha, zoals Russische poppen.
TrueNorth wordt geleverd met een bibliotheek van 150 vooraf ontworpen corelets, elk voor een bepaalde taak. De ene corelet kan bijvoorbeeld beweging detecteren, terwijl de andere afbeeldingen op kleur kan sorteren. Ook inbegrepen bij TrueNorth is een curriculum om academici en, uiteindelijk, klanten te helpen het systeem te gebruiken.
Karlheinz Meier , mededirecteur van het Human Brain Project van de Europese Unie, zegt dat niet-traditionele computerarchitecturen zoals TrueNorth niet bedoeld zijn als vervanging voor bestaande apparaten, maar als toegangspoorten tot geheel nieuwe markten voor technologie. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om een aantal problemen met big data op te lossen die de traditionele Von Neumann-aanpak niet kan ontwarren.
Als je kijkt naar welke architectuur tegenwoordig al [deze problemen kan oplossen], dan zijn het de hersenen, zegt Meier. We leren van gegevens. We hebben geen vooraf bepaalde algoritmen. We zijn in staat om voorspellingen en causale verbanden te maken, zelfs in situaties die we nog nooit eerder hebben gezien.
Zo hopen de onderzoekers TrueNorth te gebruiken om systemen te ontwikkelen die zo krachtig zijn als de menselijke visie. De hersenen verwerken elke dag meer dan één terabyte aan visuele gegevens, maar hebben daar weinig kracht voor nodig. IBM en iniLabs, een partnerbedrijf in Zürich, zijn van plan TrueNorth te betrekken bij de ontwikkeling van een visuele sensor.
Het team stelt zich voor dat de technologie ooit zijn weg vindt naar alledaagse machines zoals smartphones en auto's. Ze zijn van plan door te gaan met het verfijnen van de software, die is afgeleid van een basismodel van hoe de hersenen functioneren en niet wordt beperkt door blijvende vragen over hoe de hersenen echt werken.
Op dit moment hebben we geen behoefte aan meer inzichten uit de neurowetenschappen van vandaag. We worden er niet door beperkt, zegt Modha. We verleggen de grenzen van wat computers efficiënt kunnen doen.