Платформа для открытий будущего: IBM создала чип для суперкомпьютера, работающий как человеческий мозг
Компьютерный чип уже несколько десятилетий сравнивают с электронным мозгом, однако современное устройство чипа делает это сравнение ещё более правдоподобным. Ливерморская национальная лаборатория на днях установила новую платформу для суперкомпьютера, разработанную компанией IBM Research. Машине на таком чипе по силам распознавание образов и обработка информации с разных датчиков.
Первая в своём роде система, базирующаяся на нейросинаптическом компьютерном чипе, называется TrueNorth: она работает как 16 миллионов нейронов и 4 миллиарда синапсов, потребляя при этом всего 2,5 ватта.
Система TrueNorth позиционируется создателями как фундаментальная смена ориентиров для компьютерных технологий, разработанных более 70 лет тому назад. Она использует цифровые нейроны (клетки нервной ткани) и синапсы (их соединения), которые обрабатывают информацию подобно человеческому мозгу (в частности, как правое полушарие головного мозга).
Это не первый раз, когда компьютеры делают по образу и подобию мозга, однако создатели TrueNorth считают, что новая система настолько продвинута, что требует новых подходов, в том числе мышления, для использования на полную нового "железа".
Например, технологии TrueNorth могут лечь в основу суперкомпьютеров будущего, работающих с ультравысокой производительностью — exascale computing. Такие машины смогут выполнять миллиарды миллиардов операций в секунду. То есть работать они будут в 50 раз быстрее, чем ныне существующие компьютеры, но при этом они будут использовать меньше энергии.
Первоначально суперкомпьютер, ныне отошедший во владение Ливерморской национальной лаборатории, был разработан специалистами DARPA и Корнельским университетом в рамках программы Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE).
В суперкомпьютер включены 16 микросхем TrueNorth, каждая из которых состоит из 5,4 миллиардов транзисторов, которые соединяются, создавая один миллион цифровых нейронов, сообщающихся посредством 256 миллионов электрических синапсов. К слову, в человеческом мозге – порядка сотни миллиардов нейронов.
Суперкомпьютер способен проводить 46 миллиардов синаптических операций в секунду, при этом каждая микросхема TrueNorth использует лишь 70 милливаттов мощности. 16 чипов работают как 16 миллиардов нейронов и 4 миллиарда синапсов, потребляя энергии не многим больше, чем среднестатистический планшет.
Дело в том, что, имитируя деятельность человеческого мозга, нейроморфный процессор преодолевает некоторые из ограничений традиционной архитектуры фон Неймана. Например, программные инструкции и данные о работе процессора могут проходить теми же путями в одно и то же время, что при работе обычных процессоров невозможно. Кроме того, процессор может не находиться вечно во включенном состоянии, его можно отключать для значительной экономии электроэнергии.
Данный суперкомпьютер станет частью программы США NNSA ASC и будет использоваться для изучения приложений машинного обучения и проведения общих технико-экономических вычислений.
Исследователи надеются, что машина поможет им найти пути для улучшения кибербезопасности – особенно в отношении защиты США от ядерного оружия. Потенциальные возможности системы также могут сделать её платформой для множества научных открытий.
Добавим, что инженеры IBM Research в своё время разработали самое маленькое в мире запоминающее устройство, максимально уплотнили магнитную запись, придумали универсальную систему устранения квантовых ошибок в компьютерах будущего.
