Новая микросхема для суперкомьютера работает подобно человеческому мозгу
Новый прорыв в сфере создания суперкомпьютеров, подобных человеческому мозгу, совершила команда исследователей из IBM Research-Almaden, базирующаяся в Сан-Хосе, штат Калифорния: инженерам удалось создать компьютерный чип TrueNorth, состоящий из одного миллиона цифровых "нейронов".
Проект разрабатывался в течение нескольких лет. Традиционная архитектура суперкомпьютера была дополнена подобиями биологических синапсов – связей между нейронами – и аксонов, представляющих собой отростки нервных клеток, передающих импульсы.
Таким образом, специалисты создали чип, который по вычислительной мощности может соперничать с человеческим мозгом. Подобные устройства называются brain-like chips.
Когда дело доходит до таких сложных задач, как восприятие зрительной информации или распознание голоса, человеческий мозг (как, впрочем, и мозг множества других живых существ) по-прежнему превосходит любые современные машины. Более того, мозгу удаётся справляться с этими задачами, используя меньше энергии, чем требуется для питания обычной лампочки. Поэтому попытка добиться подобных результатов от компьютеров стала манящей перспективой для многих исследователей.
"Подражание структуре мозга может помочь нам создать компьютеры, которые будут гораздо мощнее и эффективнее, чем те, что существуют сегодня, – говорит руководитель команды проекта TrueNorth Дхармендра Модха (Dharmendra Modha). – Мы хотим использовать данные об анатомии и физиологии, структуре и динамике мозга в сочетании с компьютерными технологиями. Я думаю, что у этого чипа есть серьёзный потенциал для совершения прорыва в сферах науки, техники, бизнеса, государственного и общественного устройства".
Новый чип может похвастаться беспрецедентным количеством "нейронов" – один миллион и "синапсов" – 256 миллионов. Помимо этого, количество ядер было также сильно увеличено – до 4096 штук. Для сравнения, в 2011 году IBM разработала микросхему с 256 "нейронами" и 262 144 "синапсами".
Новый чип не только содержит рекордное количество "нейронов", но и является одной из самых крупных из когда-либо созданных КМОП-микросхем. Он содержит 5,4 миллиардов транзисторов и способен выполнять 46 миллиардов "синаптических" операций в секунду в расчёте на 1 Ватт.
Микросхема отличается и рекордными показателями эффективности энергопотребления. Удельная мощность чипа составляет 20 мВт/см2, что на 4 порядка меньше, чем в современных процессорах. В целом чип потребляет 70 мВт, что также на несколько порядков меньше по сравнению с современными полупроводниковыми компонентами.
Учёные полагают, что однажды инновационные микросхемы от IBM, демонстрирующие низкий уровень энергопотребления и при этом работающие подобно человеческому мозгу, могут прийти на смену современным процессорам и полупроводникам в дата-центрах.
Подобные проекты могут помочь людям во многих областях, в том числе и разобраться в процессах нашего мозга. Даже сейчас остаётся множество вопросов о работе этого органа – возможно, технологическая имитация поможет найти биологические ответы. Также среди возможных вариантов применения – создание робота для дистанционного поиска в опасных условиях или очков, способных обрабатывать зрительную информацию, которые помогут слабовидящим людям.
Подробности исследования описаны в статье журнала Science.
