Vnitřnosti neuromorfa jménem SpiNNaker. Kredit: University of Manchester.

Ponecháme-li výjimečně stranou umělé inteligence, lidé v dnešní době žasnou především nad dvěma směry vývoje elektroniky. Jeden z nich směřuje ke kvantovým počítačům, v nichž se prohánějí tajuplné kvantové jevy. A ten druhý míří k neuromorfním počítačům, které stále lépe napodobují biologický mozek. Pikantní na tom je, že ani kvantovým jevům, ani podstatě inteligence a fungování mozku stále ještě do všech detailů nerozumíme. Jak se ale zdá, při vývoji revolučních počítačů to tak úplně nevadí.

Steve Furber. Kredit: Peter Howkins / Wikimedia Commons.

Na britské Manchesterské univerzitě v pátek 2. listopadu (2018) poprvé spustili podivuhodný neuromorfní superpočítač SpiNNaker (podle anglického Spiking Neural Network Architecture). Jde o momentálně největší neuromorfní počítač na světě, který tvoří 1 milion výpočeních jader procesorů (57 tisíc procesorů). Škarohlídi mohou být v klidu, svět zatím stále stojí a život není o nic horší. Ani o nic lepší. Nicméně, SpiNNaker stojí za pozornost. Tahle mašina zvládne 200 milionů milionů operací za sekundu a představuje zatím nejkomplexnější napodobení biologického mozku křemíkem.

Projekt SpiNNaker.

Vývoj SpiNNakera trval celkem 20 let, z čehož více než 10 let trvala jeho stavba. SpiNNaker přišel celkem na asi 15 milionů liber, přičemž se na jeho financování podílel britský EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council) a evropský projekt European Human Brain Project.

SpiNNaker teď může simulovat více biologických neuronů, čili nervových buněk, než kterékoliv jiné zařízení na této planetě. Reálné neurony v nervovém systému komunikují především tak, že vytvářejí píky elektrochemické energie. Neuromorfní počítače využívají rozsáhlé sestavy elektronických prvků, které komunikaci neuronů pomocí těchto píků napodobují.
Nově spuštěný SpiNNaker je unikátní v tom, že na rozdíl od běžných počítačů nekomunikuje posíláním velkého množství informace z bodu A do bodu B. Namísto toho SpiNNaker napodobuje masivně paralelní komunikaci mozku, v němž dochází k rozesílání miliard malých kousků informace na tisíce různých míst zároveň.

Zvětšit obrázek

Neuromorfní superpočítač SpiNNaker. Kredit: University of Manchester.

Podle autora původní koncepce Stevena Furbera teď SpiNNaker kompletně mění model fungování počítačů. Výpočetní architekturou je SpiNNaker víc mozek než klasický počítač. Pro Furbera je to pochopitelně naprosto fantastické.

Tvůrci SpiNNakera nehodlají přestat. Výhledově chtějí postavit neuromorfní počítač, který bude modelovat 1 miliardu biologických neuronů v reálném čase. To bude představovat asi 1 procento architektury reálného lidského mozku. Ten obsahuje asi tak 100 miliard mozkových synapsí, vesměs velmi vysoce propojených, asi tak jednou biliardou synapsí.

SpiNNaker sice ještě nedosahuje úrovně architektury lidského mozku, ale i tak bude velmi užitečný a zajímavý. S jeho pomocí bude možné modelovat činnost oblastí mozku v reálném čase. SpiNNaker bude například simulovat bazální ganglia, tedy oblast mozku, kterou zasahuje Parkinsonova choroba. Takové simulace jsou velmi slibné pro farmaceutický výzkum a další odvětví.

To ale ještě není všechno. Jak říká Furber, SpiNNaker je také úžasný neurální simulátor v reálném čase, na němž bude možné testovat mohutné neurální sítě pro pokročilé roboty. SpiNNaker už měl nedávno možnost řídit robota jménem SpOmnibot. Ten díky SpiNNakerovi analyzoval vizuální informace v reálném čase a pak se navigoval v prostředí. 

Video:  SpiNNaker: 1 million core neuromorphic platform


Video:  Steve Furber - Future Developments in Microprocessor Design


Literatura
University of Manchester 2. 11. 2018.