Yeni nəsil xüsusi hazırlanmış kompüterlərlə insan beynini təqlid etmək

Bu gün insan beyninin quruluşundan ilhamlanaraq dizayn olunan xüsusi hazırlanmış kompüterlər həyəcanverici performansları ilə insan beyninin sinir şəbəkəsini real vaxtda simulyasiya etməyə bir addım da yaxınlaşır.

Superkompüter nədir?

Superkompüter sadəcə intensiv paralel prosessorlar, yüksək performanslı vektor prosessorlar və klaster kompüterlərin yaratdığı sistem kimi təsvir edilə bilər (hər komponentin olması şərt deyil). Superkompüterlər elmdə təcrübə və hesablamanı birləşdirən hesablama elmi kimi yeni metodologiyaların yaranmasını təmin etmişdir.

Bu gün superkompüterlər 1 saniyədə yüzlərlə trilyon əməliyyat edə bilir. Şəxsi istifadə etdiyimiz kompüterlər ümumi məqsədli kompüter (general-purpose computer) adlanır.

İnsan beyninin sinir şəbəkəsini təqlid etmək

Beynin sinir şəbəkəsini təqlid etmək üçün xüsusi istehsal olunan kompüterlər hazırda beyin simulyasiyası edən superkompüterlərlə oxşar nəticələr verməyə başlamışdır. Frontiers in Neuroscience jurnalında dərc olunan araşdırmaya görə SpiNNaker adlı yeni kompüter sürət və enerji səmərəliliyi testlərində ənənəvi superkompüterləri xüsusilə enerji səmərəliliyində üstələməyi bacarmışdır. Bu araşdırmanın əsas məqsədi beynin sinir fəaliyyəti barədə bilikləri artıraraq epilepsiya, Alzheimer kimi xəstəliklər haqqında daha geniş məlumat əldə etməkdir.

Bu araşdırmanın memarı və Almaniyadakı Julich Tədqiqat Mərkəzinin Nəzəri Neyroanatomiya Qrupunun rəhbəri Dr. Sacha van Albada: «SpiNNaker korteks qatının (duyğulardan gələn məlumatları emal edən beynin xarici qatı) ətraflı bioloji modelini qura bilir. Bununla daha geniş, ətraflı nəticələr çıxararaq qabaqcıl robototexnika araşdırmalarına töhfə verə bilir.» deyə bildirmişdir.

İnsan beyni

İnsan beyni bir-biri ilə çoxlu əlaqə quran 100 milyard neyrondan (beyin hüceyrəsindən) ibarətdir. İnsan beynini böyük meşə kimi düşünsək, hər ağac bir neyron hüceyrəsi olduğu halda, bu ağacların yarpaqlarının sayı qədər hüceyrələrarası əlaqə var. Bu baxımdan insan beyni kainatın ən mürəkkəb quruluşu sayıla bilər. Bu gün hüceyrələrin qarşılıqlı təsiri və davranışına görə beynin hansı hissəsinin hansı bədən funksiyasına cavabdeh olduğunu bilirik. Lakin düşüncənin əzələ hərəkətinə çevrilməsi kimi sinir fəaliyyətinin davranışa necə çevrildiyi və ya məlumatların necə saxlandığı tam aydınlaşdırılmamışdır.

Bu sahədəki ən yaxşı simulyasiya proqramları və ən sürətli superkompüterlərlə beynin yalnız 1%-lik hissəsi simulyasiya edilə bilir.

Avropa İnsan Beyni Layihəsi çərçivəsindəki araşdırmaya görə bugünkü superkompüter insan beyninin 1 saniyədə etdiyi əməliyyatı bir neçə dəqiqəyə edə bilir. Öyrənmə kimi proseslər saatlar, həftələr çəkə bilər; buna görə problemə məxsus seçiləcək kompüter quruluşu böyük əhəmiyyət daşıyır.

Yeni nəsil xüsusi hazırlanmış SpiNNaker kompüterinin inkişaf prosesi

15 ildən çox inkişaf etdirilən İnsan Beyni Layihəsi çərçivəsində hazırlanmış SpiNNaker təxminən yarım milyon sadə prosessordan və 600 dövrə lövhəsindən ibarət, öz proqramı vasitəsilə işləyən xüsusi hazırlanmış kompüterdir. SpiNNaker-in iş prinsipi rəqəmsal neyromorf hesablama da adlanır və klassik superkompüterlərdən fərqli işləyir. Sinir proseslərini hesablamaq üçün sahənin ən yaxşılarından NEST superkompüteri ilə bir-birinə çox yaxın nəticələr əldə etmişdir. Lakin bu təhlildə yalnız 6 dövrə lövhəsi, yəni SpiNNaker-in ümumi gücünün təxminən 1%-i istifadə edilmişdir. Tədqiqatçılar proqram və dövrə lövhəsi inkişaf etdikcə performansın xeyli artacağını düşünürlər.

Nəticədə, kompüterlər müəyyən əməliyyatları çox sürətli etsələr də, tək insan beyninin belə mürəkkəbliyinə və bacarıqlarına çatmaq üçün hələ xeyli inkişaf etməlidirlər. Buna görə klinik qərarvermə (həkimin müalicə qərarları) kimi mövzularda hələ çox zəif qalırlar. Lakin SpiNNaker-in daxil olduğu bu layihə uğurlu olarsa, çoxlu sirr saxlayan sinir xəstəliklərinin səbəbləri aşkar edilə və müalicə tapıla bilər. Həmçinin insan beyni yüksək səviyyədə simulyasiya ediləndə robotların qərar mexanizmlərinin enerji səmərəliliyi və performansında da sıçrayış olacaq.