6 декабря 2016, вторник

Когда компьютеры начнут думать, как люди

комментировать
Недавно изобретенные нейроморфические чипы меняют фундаментальные принципы программирования: их образцом является человеческий мозг

Технологии уже не те, что раньше. Сорок лет назад компьютеры были странными машинами, скрытыми в задних комнатах крупных организаций; за ними ухаживали избранные жрецы, умевшие понимать их странный язык. Их в основном использовали для бытовой работы, к примеру, научных вычислений и функций бэк-офисов корпораций.

Но к 1980-м технологии стали достаточно развитыми, чтобы появились относительно недорогие компьютеры, предназначенные для персонального использования. Они начали появляться на рабочих столах в домах и офисах; с их помощью писали письма, заполняли налоговые декларации. Появились даже первые компьютерные игры. 

Теперь мы вступаем в третью парадигму, когда компьютеры сжались еще больше и теперь помогают нам в бытовых делах – к примеру, находят маршрут подъезда к дому друга или помогают спланировать отпуск. Эти задачи отличаются, поскольку для их выполнения компьютеры должны быть в состоянии распознавать определенные шаблоны. Для развития этой эры IBM создала революционный чип, смоделированный по образцу человеческого мозга.

Гениальный дизайн человеческого мозга

Наш мозг работает относительно медленно: со скоростью примерно 320 км/ч, что несравнимо со световой скоростью компьютерных чипов. Тем не менее, даже маленькие дети способны с легкостью делать некоторые вещи, которые для компьютеров до сих пор представляют сложность – к примеру, они умеют распознавать лица или ловить мяч.

Причина в том, что наш мозг, если использовать технологический жаргон, отличается значительным параллелизмом. Каждый из миллиардов нейронов нашего мозга может, по крайней мере потенциально, напрямую общаться с любым другим нейроном. По мере того, как мы собираем больше опыта, синапсы умножаются и укрепляются, программируя наши мозги соединять разрозненные фрагменты информации в знакомые сочетания.

Мощнейший суперкомпьютер действует примерно в 1500 раз медленнее, чем человеческий мозг

Мы называем этот процесс обучением – и это на самом деле удивительный процесс. Чтобы лучше понять его, Дхармендра Модха, ученый-исследователь в IBM, запустил на суперкомпьютере симуляцию человеческого мозга. Результаты его ошеломили.

Даже используя 1,5 млн процессоров и 8 мегаватт электричества – достаточно, чтобы осветить около 4000 домов – суперкомпьютер действовал примерно в 1500 раз медленнее, чем человеческий мозг! Проведя быстрые подсчеты, Модха выяснил, что это означает, что наш мозг примерно в миллиард раз эффективнее, чем современные компьютеры.

Модха осознал, что если он сможет сократить даже малейшую долю этого разрыва, то сумеет создать нечто поистине революционное. Поэтому он занялся разработкой чипа, который будет принципиально отличаться от всего, виденного прежде – это должна была стать машина, совмещающая световую скорость кремниевых компьютеров с дизайном человеческого мозга.

Революция в дизайне чипов

Чтобы начать, Модха проанализировал мозг макаки, близкого родственника человека, и взаимодействие миллиардов нейронов в этом мозгу. Изучая эти соединения, он начал понимать, как можно создать параллельную схему, которая имитировала бы эффективность мозга.

Изучая полученные данные, он собрал свою модель с единым ядром, состоящим из 256 нейронов и более чем 64 000 синапсов. Затем он сжал это ядро в 10 раз и в 100 – в потреблении энергии и соединил ядра в сетке 64х64, чтобы создать свой «нейроморфический» чип под названием TrueNorth.

Но чип отличался не только структурой. Обычные чипы созданы из маленьких транзисторов, работающих, как переключатели для генерирования единиц и нулей. Эти транзисторы, в свою очередь, соединены в логические схемы, которые соответствуют утверждением AND, OR и NOT. Именно через эти выражения компьютеры понимают наш мир.

Чтобы не позволить машинам скатиться в какофонию неразличимых сигналов, компьютеры работают при помощи часов – это позволяет отдельным частям чипа оставаться синхронными. Проблема в том, что мозг компьютера – ЦПУ – часто вынужден ждать, пока чипы памяти передадут ему данные. Этот промежуток, который называют «бутылочным горлом фон Неймана» - огромная трата времени и энергии.

Нейроморфический чип Модхи работает по фундаментально иному принципу. Каждый нейрон «стреляет», когда полученные сигналы достигают определенного предела; тогда он посылает сигнал другому нейрону, интегрируя отдельные части в единое целое. Это уничтожает потребность в часах, значительно снижает потребление энергии и позволяет чипам работать одновременно – почти как в человеческом мозгу.

Новая эра программирования

У нейроморфических чипов есть три свойства, которые делают их важным элементом новой эры программирования. Во-первых, их структура делает их идеальным инструментом для распознавания шаблонов, к примеру, речи и восприятия изображений и понимания шаблонов данных, чтобы машины получили возможность, к примеру, выявлять в сетях преступную деятельность.

Во-вторых, они могут существовать как в виде единого ядра, так и в виде большой сети. Так что нейроморфическое ядро, которое лишь немного превышает в диаметре толщину человеческого волоса, может быть встроено в сенсоры, чтобы обрабатывать информацию непосредственно в ее источнике.

И, наконец, нейроморфические чипы в тысячу раз более эффективны и требуют только незначительной доли энергии от той, что потребляют традиционные чипы. Так что роботам потребуются меньшие батареи, а наши смартфоны смогут выполнять задачи наподобие навигации и распознавания голоса, не разряжая при этом батарею.

Путь к трансформации

Модха и IBM активно передают новые чипы исследователям, которые смогут разработать под TrueNorth революционные приложения. Уже существует около сотни чипов – и скоро их количество увеличится.

В ближайшие годы IBM будет работать с партнерами, чтобы чипы TrueNorth начали применяться в роботехнике, создании самоуправляемых машин и медицине.

Для нас, всех остальных, нейроморфическая революция пройдет практически незамеченной – но мы заметим, как изменилась работа в технологии. Из сверхрациональных вычислительных машин компьютеры превратятся в нечто, что будет думать почти так же, как мы.

Будущее технологии будет человечным.

Перевод НВ

Новое Время обладает эксклюзивным правом на перевод и публикацию колонок Грега Сателла. Републикация полной версии текста запрещена.

Оригинал опубликован на Digital Tonto

Больше мнений здесь

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев
Если Вы хотите вести свой блог на сайте Новое время, напишите, пожалуйста, письмо по адресу: nv-opinion@nv.ua

Мнения ТОП-10

Читайте на НВ style

Последние новости

Подписка на новости
     
Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер:

Все материалы раздела Мнения являются личным мнением пользователей сайта, которые определены как авторы опубликованных материалов. Все материалы упомянутого раздела публикуются от имени соответствующего автора, их содержание, взгляды, мысли не означают согласия Редакции сайта с ними или, что Редакция разделяет и поддерживает такое мнение. Ответственность за соблюдение законодательства в материалах раздела Мнения несут авторы материалов самостоятельно.