Scienziati IBM mostrano progetti per Brainlike Computing

Per creare un computer potente come il cervello umano, forse dobbiamo prima costruirne uno che funzioni più come un cervello. Oggi, all'Internazionale Conferenza congiunta sulle reti neurali a Dallas, i ricercatori IBM sveleranno un'architettura di computer radicalmente nuova progettata per portare questo obiettivo a portata di mano. Usando simulazioni di enorme complessità, mostrano che l'architettura, chiamata TrueNorth, potrebbe portare a una nuova generazione di macchine che funzionano più come cervelli biologici.

Visivamente stimolante: TrueNorth può essere utilizzato per simulare l'elaborazione di una retina. Questa immagine mostra l'attivazione di neuroni virtuali in un tale sistema.

L'annuncio si basa sui progetti in corso di IBM nel campo del cognitive computing. Nel 2011, il team di ricerca ha rilasciato chip per computer che utilizzano una rete di nuclei neurosinaptici per gestire le informazioni in un modo che ricorda il funzionamento dei neuroni in un cervello (vedi New Chips Compute More Like We Do di IBM). Con TrueNorth, i ricercatori dimostrano un modo per utilizzare quei chip per compiti specifici e mostrano che l'approccio potrebbe essere utilizzato per costruire, tra le altre cose, un sensore visivo ispirato biologicamente più efficiente.

Non ha senso prendere un linguaggio di programmazione dell'era precedente e cercare di adattarlo a una nuova architettura. È come un piolo quadrato in un buco rotondo, ha detto Dharmendra S. Modha , ricercatore capo. Devi ripensare alla nozione stessa di cosa significhi programmazione.

In una serie di tre articoli pubblicati oggi, il team di Modha descrive in dettaglio il sistema TrueNorth e le sue possibili applicazioni.

La maggior parte dei moderni sistemi informatici sono costruiti sull'architettura di Von Neumann, con unità separate per la memorizzazione delle informazioni e l'elaborazione in sequenza, e utilizzano linguaggi di programmazione progettati specificamente per tale architettura. Invece, TrueNorth memorizza ed elabora le informazioni in modo distribuito e parallelo, come i neuroni e le sinapsi di un cervello.

Il team di Modha ha anche sviluppato un software che funziona su un supercomputer convenzionale ma simula il funzionamento di un'enorme rete di nuclei neurosinaptici, con 100 trilioni di sinapsi virtuali e due miliardi di nuclei neurosinaptici.

Ogni nucleo del computer neurosinaptico simulato contiene la propria rete di 256 neuroni, che operano utilizzando un nuovo modello matematico. In questo modello, i neuroni digitali imitano la natura indipendente dei neuroni biologici, sviluppando tempi di risposta e schemi di scarica diversi in risposta all'input dei neuroni vicini.

I programmi vengono scritti utilizzando progetti speciali chiamati corelet. Ogni corelet specifica il funzionamento di base di una rete di nuclei neurosinaptici. I singoli corelet possono essere collegati in strutture sempre più complesse, annidate, dice Modha, come le bambole russe.

TrueNorth viene fornito con una libreria di 150 corelet pre-progettati, ciascuno per un compito particolare. Un corelet può rilevare il movimento, ad esempio, mentre un altro può ordinare le immagini per colore. Con TrueNorth è incluso anche un curriculum per aiutare gli accademici e, infine, i clienti a imparare a utilizzare il sistema.

Karlheinz Meier , co-direttore dello Human Brain Project dell'Unione Europea, afferma che le architetture di elaborazione non tradizionali come TrueNorth non sono intese come un sostituto per i dispositivi esistenti, ma come gateway in mercati completamente nuovi per la tecnologia. Potrebbero, ad esempio, essere usati per risolvere alcuni problemi che coinvolgono i big data che l'approccio tradizionale di Von Neumann non può districare.

Se guardi quale architettura può già [risolvere questi problemi] oggi, è il cervello, dice Meier. Impariamo dai dati. Non abbiamo algoritmi predeterminati. Siamo in grado di fare previsioni e relazioni causali anche in situazioni che non abbiamo mai visto prima.

Ad esempio, i ricercatori sperano di utilizzare TrueNorth per sviluppare sistemi potenti quanto la visione umana. Il cervello seleziona più di un terabyte di dati visivi ogni giorno, ma richiede poca energia per farlo. IBM e iniLabs, una società partner di Zurigo, intendono coinvolgere TrueNorth nello sviluppo di un sensore visivo.

Il team immagina che un giorno la tecnologia si farà strada nelle macchine di tutti i giorni come smartphone e automobili. Hanno in programma di continuare a perfezionare il software, che è derivato da un modello di base di come funziona il cervello e non è limitato da domande persistenti su come funziona davvero il cervello.

A questo punto, oggi non ci mancano più approfondimenti dalle neuroscienze. Non ne siamo limitati, dice Modha. Stiamo estendendo i confini di ciò che i computer possono fare in modo efficiente.

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