Imitarea creierului uman prin calculatoare specializate de nouă generație

Calculatoarele specializate inspirate de arhitectura creierului uman se apropie, prin performanțe captivante, de simularea în timp real a rețelei neuronale umane.

Ce este un supercomputer?

Poate fi definit simplu ca un sistem format din procesoare masiv paralele, procesoare vectoriale performante și grupuri de calculatoare (nu sunt necesare toate componentele). Supercomputerele au permis noi metodologii, precum știința computațională care combină experimentul și calculul.

Astăzi supercomputerele pot efectua sute de trilioane de operații în 1 secundă. Calculatoarele personale sunt numite calculatoare de uz general (general-purpose computer).

Imitarea rețelei neuronale a creierului uman

Calculatoarele special construite pentru imitarea rețelei cerebrale au început să producă rezultate similare supercomputerelor care simulează creierul. Frontiers in Neuroscience potrivit cercetării publicate în revistă, SpiNNaker un calculator nou numit astfel a depășit supercomputerele tradiționale în teste de viteză și eficiență energetică, mai ales la energie. Scopul principal este creșterea cunoștințelor despre activitatea neuronală și înțelegerea mai largă a unor boli precum epilepsia și Alzheimer.

Autorul proiectului și conducătoarea Grupului de Neuroanatomie Teoretică din Centrul de Cercetare Julich, Germania, Dr. Sacha van Albada: «SpiNNaker poate produce un model biologic detaliat al cortexului (stratul exterior care procesează informații senzoriale). Rezultatele detaliate pot contribui astfel la cercetarea robotică avansată.» a precizat.

Creierul uman

Creierul uman are 100 de miliarde de neuroni cu numeroase conexiuni. Dacă îl imaginăm ca o pădure mare, fiecare copac este un neuron, iar conexiunile sunt la fel de numeroase ca frunzele. Astfel, poate fi considerat cea mai complexă structură din univers. Știm astăzi ce regiuni răspund de anumite funcții, în funcție de interacțiunile și comportamentul celulelor. Însă transformarea activității neuronale în comportament, precum a gândului în mișcare musculară, și stocarea informațiilor nu sunt complet elucidate.

Cele mai bune simulatoare și cele mai rapide supercomputere pot simula doar 1% din creier.

Potrivit cercetării din Proiectul European al Creierului Uman, supercomputerul actual realizează în câteva minute operația creierului din 1 secundă. Învățarea poate dura ore sau săptămâni; alegerea arhitecturii pentru problemă este deci foarte importantă.

Dezvoltarea calculatorului specializat de nouă generație SpiNNaker

SpiNNaker, dezvoltat în Proiectul Creierului Uman de peste 15 ani, este un calculator specializat cu aproximativ jumătate de milion de procesoare simple și 600 de plăci de circuite, folosind software propriu. Principiul său, calcul neuromorfic digital, diferă de supercomputerele clasice. A obținut rezultate apropiate de NEST, unul dintre cele mai bune supercomputere pentru procese neuronale. Însă analiza a folosit doar 6 plăci, aproximativ 1% din puterea totală SpiNNaker. Cercetătorii consideră că dezvoltarea software-ului și plăcilor va crește mult performanța.

În concluzie, deși calculatoarele fac unele operații foarte rapid, trebuie dezvoltate mult pentru a atinge complexitatea și abilitățile chiar ale unui creier uman. Rămân astfel slabe în decizii clinice. Succesul proiectului SpiNNaker poate însă dezvălui cauzele bolilor neurologice încă misterioase și permite tratamente. Simularea avansată a creierului va revoluționa și eficiența energetică și performanța mecanismelor decizionale ale roboților.