Projekt SpiNNaker chce simulovat část mozku pomocí milionu procesorů ARM

Miliarda umělých neuronů

Platforma nebude fungovat tak jako dnešní počítače. Systém by měl být asynchronní a rozdělený na segmenty. Jedno výpočetní jádro procesoru ARM je schopné v určité konfiguraci velmi dobře simulovat tisíc neuronů. Se systémem, jenž by obsahoval celkem milion takových procesorových jader, by bylo možné simulovat s reálnou rychlostí miliardu neuronů.

Dle odhadů má lidský mozek 80 až 90 miliard neuronů, výsledkem by tak byla simulace pouze jednoho procenta mozku. I to by však stačilo na bližší zkoumání chování velkého počtu propojených neuronů.
Komunikace mezi neurony probíhají v řádu milisekund, stejné rychlosti chce dosáhnout i umělá neuronová síť. Hlavním důvodem použití procesorů ARM je jejich nízká spotřeba a tím pádem i vysoká efektivita v poměru výkonu a spotřeby.

Odolný proti poškození

Každou sekundu v našem mozku odumírají neurony a nové vznikají. Přesto mozek pracuje stále stejně a poškozování nejsme schopni postřehnout. Na podobném systému je postaven i internet, tvořen miliardami počítačů. Poškozením jednotlivých serverů nebude ohrožen celek, maximálně jedna menší část, přičemž komunikaci lze v případě potřeby přesměrovat přes jiné a funkční části.

Podobně bude fungovat i SpiNNaker. Jednotlivé části budou sice propojené, ale zároveň nezávislé a schopné poradit si s různými chybami v přenosu a s poškozením v určitém rozsahu. Systém nemá žádné hodiny, podle kterých by byly všechny části synchronizovány, místo toho jde o distribuovanou kontrolu a komunikaci v rámci kanálů. Různé části tak mohou pracovat na jiné frekvenci, s jiným napětím a dalším nastavením, nezávisle na ostatních částech. Zde se opět kopíruje funkčnost mozku, který je také rozdělen nejen na hlavní dvě části (hemisféry), ale i na řadu menších specializujících se na konkrétní úlohy výpočtů – zpracování obrazu, emocí, paměti, koordinace pohybů, jazykové centrum a další.

Za deset let nás čeká odpověď

Vědci z IBM již dokázali částečně simulovat kočičí mozek. Ale pouze softwarově, tedy velmi nízkou rychlostí, která se nedá s reálným světem porovnat (100× až 1000× pomaleji). Pro reálnou rychlost je potřeba přenést logické funkce neuronové sítě přímo do hardwaru. Dle všech indicií by se tak mělo stát v roce 2020, kdy budou k dispozici nejen nové technologie pamětí, ale i výkonné a úsporné čipy s mnoha jádry. Vše se odvíjí od výkonu a efektivity, ale tyto hodnoty se stále zvyšují, a to exponenciálně. Podle IBM budeme mít v roce 2020 výkon, který bude stačit na reálnou simulaci jednoho lidského mozku. S rostoucím rozvojem ale v roce 2030 zvládneme „simulovat“ tisíc takových mozků a za dalších deset let tedy přibližně milion. Otázkou je, jestli se ještě bude jednat o simulaci, nebo o nový druh inteligence.