Powstał C2 – symulator kory mózgowej

18 listopada na konferencji Sufercomputing Conference 09, naukowcy i inżynierowie z Centrum Badawczego Almaden firmy IBM ogłosili stworzenie najbardziej dotąd zaawansowanej symulacji mózgu przeznaczonej dla superkomputerów. Liczbą zasymulowaych neuronów i synaps przewyższa ona nieco mózg kota. Dotąd podobne symulacje osiągały mniej więcej parametry mózgu myszy czy szczura.

Eksperci spodziewają się, że stworzona symulacja pozwoli na rozwój dwóch dziedzin. Po pierwsze, doprowadzi do lepszego zrozumienia architektury postrzegania przez mózg. Po drugie, umożliwi opracowanie elementów elektronicznych naśladujących działanie tego organu, o niespotykanych dotąd możliwościach obliczeniowych i niewielkim zapotrzebowaniu na moc.

Symulator kory mózgowej, nazwany C2, jest owocem współpracy specjalistów w dziedzinie obliczeń, pamięci elektronicznych, komunikacji i neuronauk. Odwzorowuje miliard neuronów połączonych 10 bilionami pojedynczych synaps. C2 został uruchomiony na superkomputerze BlueGene/P nazwanym Dawn (Świt) zlokalizowanym w Lawrence Livermore National Laboratory w Livermore w Kalifornii.

Badania zostały sfinansowane przez DARPA, amerykańską agencję zaawansowanych projektów obronnych, która co roku przeznacza przynajmniej 40 milionów dolarów na prace nad podobnymi urządzeniami elektronicznymi w ramach projektu SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics). Celem projektu jest opracowanie prototypowego układu symulującego 10 miliardów komórek nerwowych, o zapotrzebowaniu na moc poniżej 1 kW i objętości nieprzekraczającej 2 dm3. IBM to jeden z trzech zespołów zaangażowanych w badania. Pozostałe to HRL Labs i HP Labs.

Jim Olds z George Mason University twierdzi, że project IBM jest nadzwyczaj obiecujący: „Każdy neuron w sieci jest wiernym odwzorowaniem tego, co do tej pory dowiedzieliśmy się na temat tych komórek.”

Poznanie zasady działania mózgu takiego jak ludzki pozwoliłoby na stworzenie zupełnie nowej generacji układów logicznych. Dzisiejsza technologia mikroprocesorowa rozdziela zasoby obliczeniowe i pamięciowe. W rzeczywistym mózgu takie ograniczenia nie istnieją, a jego zasoby są rekonfigurowalne i odporne na błędy. Z tego powodu mózg ludzki w takich kwestiach jak na przykład rozpoznawanie twarzy czy prowadzenie pojazdów pozostaje niedościgniony dla najnowocześniejszych superkomputerów.

Na podstawie dotychczasowych postępów prac w IBM przewiduje się, że model mózgu ludzkiego (20 miliardów neuronów i 200 bilionów synaps) mógłby zostać przedstawiony w 2019 roku. Problemem pozostają jednak możliwości obliczeniowe superkomputerów i zapotrzebowanie na energię elektryczną. Dawn to jedna z najpotężniejszych jednostek na świecie, a mimo to potrzebuje 500s na zasymulowanie 5s pracy mózgu, zużywając na to 1.4MW mocy. Jeśli do 2019 roku technologia komputerowa będzie się rozwijać w dzisiejszym tempie, to i tak uruchomienie modelu mózgu człowieka będzie wymagać oddzielnej elektrowni jądrowej.

(bj)