Ученые создают суперкомпьютер, способный моделировать человеческий мозг

Исследователи из Международного центра нейроморфных систем (ICNS) в Университете Западного Сиднея объявили о создании первого в мире суперкомпьютера, способного моделировать сети в масштабе человеческого мозга.

DeepSouth использует нейроморфную систему, которая имитирует биологические процессы, используя аппаратное обеспечение для эффективной эмуляции больших сетей импульсных нейронов со скоростью 228 триллионов синаптических операций в секунду, что конкурирует с предполагаемой скоростью операций в человеческом мозге.

Директор ICNS, профессор Андре ван Шайк, говорит, что DeepSouth отличается от других суперкомпьютеров, поскольку он специально создан для работы как сети нейронов, требуя намного меньше энергии и обеспечивая большую эффективность.

Это контрастирует с суперкомпьютерами, оптимизированными для более традиционных вычислительных нагрузок, которые потребляют очень много энергии.

«Прогресс в понимании того, как мозг выполняет вычисления с использованием нейронов, сдерживается нашей неспособностью моделировать мозговые сети в больших масштабах. Моделирование нейронных сетей на стандартных компьютерах с использованием графических процессоров (GPU) и многоядерных центральных процессоров (CPU) слишком медленное и энергоемкое. Наша система изменит это», — сказал профессор Андре ван Шайк.

«Эта платформа позволит улучшить наше понимание мозга и разработать вычислительные приложения масштаба мозга в различных областях, включая сенсорику, биомедицину, робототехнику, космос и крупномасштабные приложения искусственного интеллекта».

Профессор ван Шайк объяснил, что на практике это приведет к развитию интеллектуальных устройств, таких как мобильные телефоны, датчики для производства и сельского хозяйства, а также к менее энергоемким и более интеллектуальным приложениям искусственного интеллекта. Это также позволит лучше понять, как работает мозг здорового или больного человека.

Суперкомпьютер получил название DeepSouth, отдавая дань уважения системе IBM TrueNorth, которая инициировала усилия по созданию машин, моделирующих большие сети импульсных нейронов, и Deep Blue, который стал первым компьютером, обыгравшим чемпиона мира по шахматам. Название также является намеком на его географическое положение.

DeepSouth планирует ввести в эксплуатацию к апрелю 2024 года.

Ключевые преимущества DeepSouth:

Сверхбыстрая крупномасштабная параллельная обработка с использованием гораздо меньшего количества энергии: наш мозг способен обрабатывать эквивалент эксафлопа — миллиард миллиардов (1, за которым следует 18 нулей) математических операций в секунду — при мощности всего 20 Вт. Используя нейроморфную инженерию, которая имитирует работу нашего мозга, DeepSouth может быстро обрабатывать огромные объемы данных, используя гораздо меньше энергии, чем другие суперкомпьютеры.

Масштабируемость: система также является масштабируемой, что позволяет добавлять больше оборудования для создания более крупной системы или уменьшать масштаб для небольших портативных или более экономичных приложений.

Реконфигурируемость: использование программируемых вентильных матриц (FPGA) облегчает перепрограммирование оборудования, позволяя добавлять новые модели нейронов, схемы подключения и правила обучения, преодолевая ограничения, наблюдаемые в других нейроморфных вычислительных системах со специально разработанным оборудованием. DeepSouth будет доступен удаленно благодаря интерфейсу, позволяющему описывать нейронные модели и проектировать нейронные сети на популярном языке программирования Python. Разработка этого интерфейса позволяет исследователям использовать платформу без необходимости детального знания конфигурации оборудования.

Коммерческая доступность. Использование коммерчески доступного оборудования обеспечивает постоянное его совершенствование независимо от команды, разрабатывающей суперкомпьютер, преодолевая ограничения, наблюдаемые в других нейроморфных вычислительных системах со специально разработанным оборудованием. Разработка и производство нестандартных чипов требует много времени и стоит десятки миллионов долларов каждый. Использование коммерческого готового конфигурируемого оборудования означает, что прототип можно будет легко воспроизвести в центрах обработки данных по всему миру.

Искусственный интеллект: имитируя мозг, мы сможем создать более эффективные способы реализации процессов ИИ, чем наши нынешние модели.