Компьютеры, принцип работы которых основан на принципах работы головного мозга, будоражили общественность, начиная со знаменитой фразы, произнесенной Арнольдом Шварценеггером в фильме Терминатор 2: Судный день: "Мой центральный процессор - самообучающийся процессор на базе нейронных сетей". Понимая огромные перспективы этого направления, в последние годы многие группы ученых и инженеров работали над созданием электронных аналогов головного мозга и, что вполне предсказуемо, первой к финальной черте пришла компания IBM, проводившая исследовательские работы в рамках программы DARPA SyNAPSE. Представленный компанией первый нейросинаптический процессор TrueNorth может стать основой кардинальных изменений, которые затронут буквально все, начиная от смартфонов и заканчивая автомобилями-роботами. Кроме этого такой процессор может стать базой для построения масштабных нейронных сетей, вычислительная мощность которых приблизится к способностям головного мозга человека.

В состав нейросинаптического процессора TrueNorth входит миллион программируемых электронных нейронов и 256 миллионов программируемых синапсов, способных обеспечить передачу сигналов от одного нейрона к другому. Все эти элементы организованы в 4096 нейросинаптических вычислительных ядер, в состав которых входят вычислительные, коммуникационные модули и память. Все эти ядра способны работать параллельно, подобно тому, как работают различные участки головного мозга. Такая архитектура позволяет преодолеть узкое место традиционной архитектуры процессоров, которое не позволяет одновременно передавать инструкции и оперативные данные по одному и тому же пути.

"Мы еще не создали полный аналог мозга" - рассказывает доктор Дармендра Модха (Dharmendra Modha), основатель группы Cognitive Computing в компании IBM Research, - "Но мы приблизились практически вплотную к реализации масштабируемых вычислительных технологий, основанных на принципах работы мозга".

На чипе процессора TrueNorth, изготовленного по 28-нм технологии, содержится 5.4 миллиарда транзисторов, что делает этот процессор одним из самых больших CMOS-чипов, когда-либо разработанных и изготовленных людьми. При этом, во время произведения вычислений этот процессор потребляет всего 70 милливатт энергии. Таким образом, энергетический показатель чипа составляет 20 милливатт на квадратный сантиметр, это в 10 тысяч раз меньше, чем аналогичный параметр большинства современных микропроцессоров, и этот показатель уже в какой-то мере сопоставим с показателем головного мозга, который расходует всего 20 Ватт энергии.



"В буквальном смысле этот процессор можно назвать суперкомпьютером, размером с почтовую марку, легким как перышко и потребляющим энергию как слуховой аппарат" - рассказывает Дармендра Модха.

Причина такого низкого потребления энергии кроется в том, что вычисления внутри процессора производятся только по мере необходимости. Внутри процессора нет никаких таймеров, прерываний и прочих компонентов, которые нагружают его вычислительные ядра даже в моменты бездействия.

Архитектура, реализованная в процессоре TrueNorth, позволяет масштабирование системы до любого уровня сложности. В случае необходимости на кристалл чипа процессора может быть добавлено любое количество нейросинаптических вычислительных ядер, а в составе вычислительной системы можно будет использовать любое количество процессоров TrueNorth. И, проводя испытания, специалисты компании IBM проверяли технологии масштабирования на конфигурации с 16 процессорами.

В настоящее время специалисты компании IBM приступили к работам по созданию "экосистемы" из аппаратного и программного обеспечения, которая обеспечит использование новых процессоров TrueNorth в реальных вычислительных системах. Для этого будет разработан новый язык программирования и будет выпущена соответствующая литература, используя которую университеты и другие учреждения смогут начать подготовку специалистов, способных работать с нейросинаптическими вычислительными системами и исследовать горизонты применения этой технологии.

"Нашей конечной целью является создание "мозга в ящике", который будет иметь 100 миллиардов синапсов и потреблять всего 1000 Ватт энергии" - рассказывает Дармендра Модха, - "Параллельно с этим мы будем заниматься адаптацией нейросинаптических процессоров, что позволит использовать их возможности в смартфонах, в компьютерах и в облачных вычислительных системах".



Ключевые слова:
IBM, TrueNorth, Чип, Процессор, Нейросинаптический, Нейрон, Синапс, Мозг, Транзистор, Суперкомпьютер

Первоисточник

Другие новости по теме:

Появился первый нейроморфный суперкомпьютер, имитирующий работу мозга и потребляющий всего 2.5 Ватта энергии

Компания IBM приступает к созданию первого в своем роде нейроморфного суперкомпьютера

Новая модель головного мозга, созданная компанией IBM, включает в себя 100 триллионов синапсов

В 2019 году компания IBM планирует создать полную симуляцию головного мозга человека.

Компания Nvidia представляет новый графический процессор Tesla V100 Volta, который является одним из самых больших чипов на сегодняшний день

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.