Departament Obrony USA finansuje superkomputer, projektowany przez korporację IBM i opierający się o 64 neuromorficzne czipy TrueNorth, które naśladują neurony ludzkiego mózgu i są bardzo energooszczędne w porównaniu z klasycznymi, dotychczas używanymi mikroprocesorami.
W czwartek, 10 sierpnia br., Departament Obrony USA opublikował szczegóły dotyczące finansowanego przez rząd nowego superkomputera, którego budowę zapowiedziała korporacja IBM w czerwcu br. Nowe, zaawansowane urządzenie ma opierać się na 64 już istniejących neuromorficznych czipach TrueNorth, które naśladują neurony ludzkiego mózgu i są bardzo energooszczędne w porównaniu z klasycznymi, dotychczas używanymi mikroprocesorami.
Jak twierdzi dr Qing Wu, główny inżynier systemów elektronicznych laboratorium badawczego amerykańskich Sił Powietrznych (Air Force Research Laboratory; AFRL) w bazie lotniczej Wright-Patterson (w stanie Ohio), które zostało partnerem korporacji IBM, ludzki mózg jest niezwykle efektywny wykorzystując jedynie moc kilkudziesięciu watów do przetwarzania informacji, które wymagają od konwencjonalnego komputera mocy wyjściowej rzędu milionów watów.
Nowy superkomputer, opierający się o technologię neuromorficzną pozwoli nadrobić maszynom dotychczasowe zaległości. Jak dodał dr Wu, technologia ta stanie się niezwykle pożyteczna dla systemów obronnych, opartych na sztucznej inteligencji, wspierając analityków podczas procesów decyzyjnych:
Chodzi o budowę bardziej inteligentnych maszyn, które będą współpracować z ludźmi, aby operatorzy i analitycy byli bardziej efektywni i skuteczni w opracowywaniu danych. Główną zaletą tego chipa jest to, że potrafi uruchamiać algorytmy uczenia się maszyn – takie same, jak ludzki mózg, posiadając tą samą funkcjonalność, tą samą dokładność, ale przy znacznie mniejszym poborze mocy.
AFRL chce wykorzystywać nowe superkomputery IBM do analizy danych, takich jak rozpoznawanie wzorów czy obiektów, procesy poznawcze, przetwarzanie danych audio, wideo i innych, uzyskanych dzięki sensorom, w symbole, które komputer potrafi przyswoić. I chociaż konwencjonalne superkomputery mogą wykonywać te zadania, to jednak wymagają ogromnej liczby procesorów, które zużywają duże ilości energii elektrycznej.
Dr Qing Wu z Air Force Research Laboratory, trzymający w rękach pojedynczy czip TrueNorth podczas odbywającego się co dwa lata i organizowanego przez Departament Obrony, Lab Day, w dniu 18 maja 2017 roku. / fot. Departament Obrony USA (Rick Docksai).
Neuromorficzny czip TrueNorth wykazał, że pobiera o wiele mniejsze jednostki mocy energii. Jak twierdzi dr Dharmendra S. Modha, inżynier IBM, innowacyjny produkt jego firmy wykorzystuje nie więcej niż 70 miliwat mocy, czyli cztery razy mniej od konwencjonalnego mikroprocesora:
Architektura TrueNorth ma potencjał, aby zrewolucjonizować przemysł komputerowy poprzez zintegrowanie funkcji mózgu z komputerami, w których obliczenia są ograniczane przez moc i szybkość.
Tradycyjny mikroprocesor jest wyposażony w centralną jednostkę obliczeniową, natomiast neuromorficzny TrueNorth zawiera milion ?neuronów?, które przewodzą dane tam i z powrotem w sposób podobny do neuronów w ludzkim mózgu, czyli dzięki komunikacji za pomocą sygnałów, będących odpowiednikiem impulsów elektrochemicznych.
Pojedyncze czipy TrueNorth są umiejscowione w klastrach we wzajemnie połączonych ?rdzeniach? w obrębie układu scalonego, z czego każdy z nich zawiera komponenty do przechowywania i przetwarzania informacji oraz komunikacji. Klasyczny mikroprocesor z kolei przechowuje informacje w pamięci i przetwarza je w centralnej jednostce obliczeniowej. Ciągłe przenoszenie danych pomiędzy nimi powoduje duże zużycie energii elektrycznej, dlatego technologia TrueNorth oferuje możliwość przechowywania i przetwarzania danych w ?rdzeniach?, dzięki czemu energochłonne operacje wymiany danych zostały całkowicie wyeliminowane.
Dr Modha powiedział, że ludzki mózg integruje jednocześnie pamięć i myśli, dlatego zużywa mało energii, jedynie około 20 watów. Dla przykładu klasyczny superkomputer IBM Sequoia, jedno z najszybszych tego typu urządzeń na świecie, ma mniejszą moc obliczeniową niż mózg, ale zużywa 7,9 megawatów energii. Warto przy tym przypomnieć, że program sztucznej inteligencji o nazwie Watson, testowany na IBM Sequoia, pomoże przewidzieć występowanie trzęsień ziemi, o czym pisaliśmy w dniu 24 listopada 2015 roku (czytaj więcej: Superkomputery przewidzą trzęsienia ziemi).
Prof. William Halal, specjalista od zarządzania, technologii oraz innowacji z Uniwersytetu Jerzego Waszyngtona w Dystrykcie Kolumbii oraz założyciel think tanku technologicznego TechCast, powiedział, że pojedynczy neuromorficzny komputer, taki jak te bazujące na czipach TrueNorth, potrafi ?myśleć? w sposób w jaki zrobi to kilka połączonych konwencjonalnych komputerów, ale wykonując równolegle wiele obliczeń naraz, a także może dodatkowo interpretować, odnajdować wzorce lub wyciągać wnioski z przetwarzanych danych.
Prof. Halal zauważa, że o ile takie umiejętności odczytywania danych są naturalne dla ludzkiego mózgu, to dla klasycznego komputera już nie. Mogą one co najwyżej przechowywać i przetwarzać dane, ale potrzebują ludzkiego użytkownika, który wskaże im, które dane są najistotniejsze i co ma z nimi zrobić. TrueNorth nie ma takich ograniczeń, gdyż potrafi wcześniej zorientować się, co użytkownik może chcieć wiedzieć i zebrać dane lub połączyć zestawy danych w celu wykrycia tendencji na własną rękę:
Prawdziwą zaletą tego komputera jest to, że działa inaczej. Jest bardziej inteligentny, robi to w sposób, w taki w jaki ludzie myślą, oferuje możliwość modelowania złożonych ludzkich procesów poznawczych, które dotąd opierały się rozwojowi na współczesnej architekturze komputerowej.
Mark Barnell, starszy naukowiec z AFRL twierdzi, że rozszerzone możliwości komputerów dzięki technologii TrueNorth mogą pomóc analitykom Departamentu Obrony pogłębiać zasoby danych i dostrzec ważne informacje szybciej, co naturalnie pozwoli planistom wojskowym na wszystkich szczeblach na podejmowanie lepszych decyzji w krótszym czasie:
Komputer może szybko przeglądać dane i powiedzieć nam, czy jest coś ciekawego i wartego sprawdzenia. Zredukowałoby to czas zbierania danych i przekazywania informacji dalej.
Barnell dodał, że to efektywność energetyczna jest jednym z powodów, dla których AFRL podejmuje dalsze badania wspólnie z IBM, ale przedstawiciele Departamentu Obrony oczekują w przyszłości powstania systemu jeszcze potężniejszego, posiadającego architekturę ludzkiego mózgu, który będzie bardzo realnym krokiem w kierunku powstania prawdziwej sztucznej inteligencji (artificial intelligence; AI), naśladującej w pewnym sensie procesy biologiczne. A sztuczna inteligencja jest częścią wielu programów badawczo-rozwojowych, prowadzonych przez amerykańskie wojsko, które pozwolą na budowę inteligentnych systemów rozpoznawania twarzy, lepszych pojazdów bezzałogowych czy systemów diagnostycznych, identyfikujących wewnętrzne problemy mechaniczne pojazdów i ostrzegające o tym ich operatorów itp. Pentagon wspiera różne programy AI, widząc przyszłość dla nich w siłach zbrojnych.
Program budowy neuromorficznego czipa TrueNorth ruszył zasadniczo w 2008 roku, gdy Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności (DARPA) uruchomiła swój projekt SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics), którego celem była budowa systemów komputerowych, których funkcjonowanie przypomina mózg żywego ssaka – w tym posiadanie umiejętności uczenia się i rozwiązywania problemów. Prace badawcze zostały zlecone korporacji IBM oraz firmie HRL Laboratories. W 2014 roku IBM ogłosiła powstanie czipa TrueNorth, a badania i rozwój trwają nadal w laboratoriach AFRL. Powstający obecnie 64-czipowy komputer będzie pierwszym tak zaawansowanym urządzeniem.
DARPA SyNAPSE 16, składający się z 16 czipów TrueNorth. / Wikimedia Commons (domena publiczna).
Źródło:
defense.gov: 'Brain-Like’ Supercomputers Could Enable Better Defense Decision-Making
Czytaj także:
FLA: Autonomiczny lot bezzałogowca bez operatora i sygnału GPS [WIDEO]
PROTEUS: system zarządzania, dowodzenia i kontroli pola walki przyszłości
Program ALIAS: Zmodyfikowany śmigłowiec S-76 wykonał całkowicie autonomiczny lot [WIDEO]
DARPA zakończyła testy w locie ?wirtualnego pilota? ALIAS
Unicum AI: Rosjanie stworzyli sztuczną inteligencję? [WIDEO]
Rosja ujawniła prototyp bojowego egzoszkieletu [WIDEO]
