علماء آي بي إم يعرضون مخططات تمثل الحوسبة الدماغية، مقال
IBM Scientists Show Blueprints for Brain-like Computing
باحثو آ بى إم يزيحون النقاب عن بنية حاسوبية جديدة , التى تقلد كيفية عمل الدماغ البشرى
لماذا هذا الأمر هام؟
الطريقة التي يعمل بها الدماغ البشري يتيح لنا تنفيذ بعض المفاخر أكثر كفاءة من أجهزة الكمبيوتر التقليدية؛ محاكاة العمارة التي تتطلب معدات وبرمجيات جديدة تماما.
حفز بصريا: TrueNorth يمكن استخدامها لمحاكاة معالجة شبكية العين. هذه الصورة تبين إطلاق الخلايا العصبية الظاهرية في مثل هذا النظام.
لإنشاء جهاز كمبيوتر قوي مثل الدماغ البشري ، ربما نحتاج أولا إلى بناء واحد يعمل أكثر مثل الدماغ. اليوم ، في المؤتمر الدولي المشترك على الشبكات العصبية في دالاس ، فإن الباحثين من IBM أماطو اللثام عن هندسة كمبيوتر جذرية جديدة ترمي إلى تحقيق هذا الهدف وجعله في متناول اليد. باستخدام محاكاة كم من التعقيدات الهائلة، فإنها تبين أن تلك العمارة، واسمها TrueNorth ، يمكن أن تؤدي إلى جيل جديد من الأجهزة التي تعمل أكثر مثل الأدمغة البيولوجية.
إعلان يبني على مشاريع IBM المستمرة في مجال الحوسبة الإدراكية. في عام 2011، فإن الفريق البحثي أصدر رقائق الكمبيوتر التي تستخدم شبكة من "النوى من المستقبلات العصبيةneurosynaptic" cores " لإدارة المعلومات بطريقة تشبه طريقة عمل الخلايا العصبية في الدماغ (انظر "رقائق IBM الجديد لحساب أكثر كما نفعل نحن"). مع TrueNorth ، شرح الباحثون وسيلة لاستخدام هذه الرقائق لأداء مهام محددة، وأنها تظهر أن النهج يمكن أن تستخدم لبناء، من بين أمور أخرى، جهاز استشعار بصري مستوحى أكثر كفاءة من الناحية البيولوجية.
"إنه لا معنى لاتخاذ لغة البرمجة من الحقبة السابقة ومحاولة تكييفه مع هيكل جديد. وقال دارمندرا S. Modha، كبير الباحثين انها مثل ربط مربع في حفرة مستديرة ". "عليك أن تعيد التفكير جيدا فيما تعنية البرمجة الجديدة."
في سلسلة من ثلاث ورقات صدرت اليوم، تفاصيل فريق نظام Modha TrueNorth وتطبيقاتها الممكنة.
معظم أنظمة الكمبيوتر الحديثة تقوم على معمارية فون نيومان مع وحدات منفصلة لتخزين المعلومات ومعالجتها بشكل تسلسلي وأنهم يستخدمون لغات برمجة مصممة خصيصا لهذا الهيكل. بدلا من ذلك، فإن TrueNorth تقوم بتخزين ومعالجة المعلومات بطريقة موزعة بشكل موازى ، مثل الخلايا العصبية ونقاط الاشتباك العصبي في الدماغ.
وقد وضع فريق Modha أيضا البرامج التي تعمل على السوبركمبيوتر التقليدي ولكن يحاكي عمل شبكة ضخمة من النوى، مع 100 تريليون مستقبل عصبى نقاط الاشتباك العصبي الظاهرية و2 بليون من نويات neurosynaptic.
كل نوية محاكاة أساسية للكمبيوتر neurosynaptic تحتوي على شبكتها الخاصة من 256 من "الخلايا العصبية"، والتي تعمل باستخدام نموذج رياضي جديد. في هذا النموذج، فإن الخلايا العصبية الرقمية تحاكي طبيعة مستقلة من الخلايا العصبية البيولوجية، وتطور أوقات إستجابة مختلفة وأنماط اطلاق النار ردا على مدخلات من الخلايا العصبية المجاورة.
"البرامج" مكتوبة باستخدام مخططات خاصة تسمى corelets. كل corelet تحدد سير الوظائف الأساسية للشبكة من النوى neurosynaptic. ويمكن ربط corelets الفردية إلى أكثر وأكثر تعقيدا من الهياكل المتداخلة، يقول Modha، "مثل الدمى الروسية."
TrueNorth يأتي مع مكتبة من 150 corelets المصممة مسبقا، كل لمهمة معينة. واحدة من corelet يمكنها الكشف عن الحركة، وعلى سبيل المثال، في حين أن أخرى يمكنها فرز الصور حسب اللون. وتشمل أيضا TrueNorth هو المناهج الدراسية لمساعدة الأكاديميين، وفي النهاية، تعلم الزبائن كيفية إستخدام النظام.
كارلهاينز ماير، المدير المشارك لمشروع الدماغ البشري للاتحاد الأوروبي ، ويقول ليس المقصود أن بنيات الحوسبة غير تقليدية مثل TrueNorth ستعمل كبديل عن الأجهزة الموجودة ولكن تعمل كبوابات موجهة كليا إلى أسواق جديدة للتكنولوجيا. لأنها على سبيل المثال، أن تستخدم في حل بعض المشاكل التي تنطوي على البيانات الكبيرة حيث النهج التقليدي لفون نيومان لا يمكنه فكها والتعامل معها.
واضاف "اذا نظرتم الى العمارة التي يمكن بالفعل [حل هذه المشاكل] اليوم، انها الدماغ"، كما يقول ماير. "علينا أن نتعلم من البيانات. ليس لدينا سلفا الخوارزميات. ونحن قادرون على تقديم تنبؤات والعلاقات السببية حتى في حالات لم نرها أبدا من قبل ".
على سبيل المثال، يأمل الباحثون في استخدام TrueNorth لتطوير أنظمة قوية مثل رؤية الإنسان. يفرز الدماغ من خلال أكثر من واحد تيرابايت من البيانات المرئية كل يوم ولكن يتطلب القليل من الطاقة للقيام بذلك. IBM وiniLabs، وهي شركة شريك في زيوريخ، تخطط لإشراك TrueNorth في تطوير أحهزة استشعار بصرية. الفريق ينص على أن التكنولوجيا يوما ما سوف تشق طريقها إلى الآلات اليومية مثل الهواتف الذكية والسيارات. انهم يخططون لمواصلة تنقيح البرنامج، وهي مشتقة من النموذج الأساسي لكيفية عمل وظائف المخ وغير مقيد من قبل الأسئلة دائم حول كيفية عمل الدماغ حقا.
"عند هذه النقطة، نحن لا يريد مزيدا من الأفكار حول علم الأعصاب اليوم. نحن لانود أن نقتصر عليه"، ويقول Modha. "نحن نمد حدود ما يمكن القيام به كى تعمل أجهزة الكمبيوتر بكفاءة."