23 березня 2017, четвер

Коли комп'ютери почнуть думати, як люди

коментувати
Недавно винайдені нейроморфічні чіпи змінюють фундаментальні принципи програмування: їхнім зразком є людський мозок

Технології вже не ті, що раніше. Сорок років тому комп'ютери були дивними машинами, прихованими в задніх кімнатах великих організацій; за ними доглядали обрані жерці, вміли розуміти їхню дивну мову. Їх в основному використовували для побутової роботи, наприклад, наукових обчислень і функцій бек-офісів корпорацій.

Але до 1980-х технології стали достатньо розвиненими, щоб з'явилися відносно недорогі комп'ютери, призначені для персонального використання. Вони почали з'являтися на робочих столах у будинках і офісах; з їх допомогою писали листи, заповнювали податкові декларації. З'явилися навіть перші комп'ютерні ігри.

Тепер ми вступаємо в третю парадигму, коли комп'ютери стиснулися ще більше і тепер допомагають нам у побутових справах – наприклад, знаходять маршрут під'їзду до будинку друга або допомагають спланувати відпустку. Ці завдання відрізняються, оскільки для їх виконання комп'ютери повинні бути в змозі розпізнавати певні шаблони. Для розвитку цієї ери IBM створила революційний чіп, змодельований за зразком людського мозку.

Геніальний дизайн людського мозку

Наш мозок працює відносно повільно: зі швидкістю 320 км/год, що незрівнянно зі світловою швидкістю комп'ютерних чіпів. Проте, навіть маленькі діти здатні легко робити деякі речі, які для комп'ютерів досі становлять труднощі – наприклад, вони вміють розпізнавати обличчя або ловити м'яч.

Причина в тому, що наш мозок, якщо використовувати технологічний жаргон, відрізняється значним паралелізмом. Кожен з мільярдів нейронів нашого мозку може, принаймні потенційно, безпосередньо спілкуватися з будь-яким іншим нейроном. По мірі того, як ми збираємо більше досвіду, синапси множаться і зміцнюються, програмуючи наші мізки поєднувати розрізнені фрагменти інформації в знайомі поєднання.

Найпотужніший суперкомп'ютер діє приблизно в 1500 разів повільніше, ніж людський мозок

Ми називаємо цей процес навчанням – і це насправді дивовижний процес. Щоб краще зрозуміти його, Дхармендра Модха, вчений-дослідник в IBM, запустив на суперкомп'ютері симуляцію людського мозку. Результати приголомшили.

Навіть використовуючи 1,5 млн процесорів і 8 мегават електрики – достатньо, щоб освітити близько 4000 будинків – суперкомп'ютер діяв приблизно в 1500 разів повільніше, ніж людський мозок! Провівши швидкі підрахунки, Модха з'ясував, що це означає, що наш мозок приблизно в мільярд разів ефективніший, ніж сучасні комп'ютери.

Модха усвідомив, що якщо він зможе скоротити навіть найменшу частку цього розриву, то зуміє створити щось справді революційне. Тому він зайнявся розробкою чіпа, який буде принципово відрізнятися від всього, баченого раніше – це повинна була стати машина, що поєднує світлову швидкість кремнієвих комп'ютерів з дизайном людського мозку.

Революція в дизайні чіпів

Щоб почати, Модха проаналізував мозок макаки, близького родича людини, і взаємодію мільярдів нейронів у цьому мозку. Вивчаючи ці з'єднання, він почав розуміти, як можна створити паралельну схему, що імітувала б ефективність мозку.

Вивчаючи отримані дані, він зібрав свою модель з єдиним ядром, що складається з 256 нейронів і більш ніж 64 000 синапсів. Потім він стиснув це ядро в 10 разів і в 100 – у споживанні енергії і з'єднав ядра в сітці 64х64, щоб створити свій «нейроморфічний» чіп під назвою TrueNorth.

Але чіп відрізнявся не тільки структурою. Звичайні чіпи створені з маленьких транзисторів, що працюють, як перемикачі для генерування одиниць і нулів. Ці транзистори, своєю чергою, з'єднані в логічні схеми, які відповідають твердженням AND, OR і NOT. Саме через ці вирази комп'ютери розуміють наш світ.

Щоб не дозволити машинам скотитися в какофонію нерозрізнених сигналів, комп'ютери працюють за допомогою годинника – це дозволяє окремим частинам чіпа залишатися синхронними. Проблема в тому, що мозок комп'ютера – ЦПУ – часто змушений чекати, поки чіпи пам'яті передадуть йому дані. Цей проміжок, який називають «пляшковим горлом фон Неймана» - величезна витрата часу і енергії.

Нейроморфічний чіп Модхи працює за фундаментально іншим принципом. Кожен нейрон «стріляє», коли отримані сигнали досягають певної межі; тоді він посилає сигнал іншому нейрону, інтегруючи окремі частини в єдине ціле. Це знищує потребу в годиннику, значно знижує споживання енергії і дозволяє чіпам працювати одночасно – майже як у людському мозку.

Нова ера програмування

Нейроморфічні чіпи мають три властивості, які роблять їх важливим елементом нової ери програмування. По-перше, їхня структура робить їх ідеальним інструментом для розпізнавання шаблонів, наприклад, мови і сприйняття зображень і розуміння шаблонів даних, щоб машини отримали можливість, наприклад, виявляти в мережах злочинну діяльність.

По-друге, вони можуть існувати як у вигляді єдиного ядра, так і у вигляді великої мережі. Так що нейроморфічне ядро, яке лише трохи перевищує в діаметрі товщину людської волосини, може бути вбудоване в сенсори, щоб обробляти інформацію безпосередньо в її джерелі.

І, нарешті, нейроморфічні чіпи в тисячу разів ефективніші й вимагають лише незначної частки енергії від тієї, що споживають традиційні чіпи. Тож роботам знадобляться менші батареї, а наші смартфони зможуть виконувати завдання на кшталт навігації і розпізнавання голосу, не ліквідуючи при цьому батарею.

Шлях до трансформації

Модха і IBM активно передають нові чіпи дослідникам, які зможуть розробити під TrueNorth революційні програми. Вже існує близько сотні чіпів – і скоро їх кількість збільшиться.

У найближчі роки IBM буде працювати з партнерами, щоб чіпи TrueNorth почали застосовуватися в роботехніці, створенні самокерованих машин і медицині.

Для нас, всіх інших, нейроморфічна революція мине практично непоміченою – але ми помітимо, як змінилася робота в технології. З надраціональних обчислювальних машин комп'ютери перетворяться на щось, що буде думати майже так само, як ми.

Майбутнє технології буде людяним.

Переклад НВ

Новое Время володіє ексклюзивним правом на переклад і публікацію колонок Грега Сателла. Републікування повної версії тексту заборонене.

Оригінал опубліковано на Digital Tonto

Більше точок зору тут

Коментарі

1000

Правила коментування
Показати більше коментарів
Якщо Ви бажаєте вести свій блог на сайті Новое время, напишіть, будь ласка, листа за адресою: nv-opinion@nv.ua

Погляди ТОП-10

Читайте на НВ style

Останні новини

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер:

Усі матеріали розділу Погляди є особистою думкою користувачів сайту, які визначені як автори опублікованих матеріалів. Усі матеріали згаданого розділу публікуються від імені відповідного автора, їх зміст, погляди, думки не означають згоди Редакції сайту з ними або, що Редакція поділяє і підтримує таку думку. Відповідальність за дотримання законодавства в матеріалах розділу Думки несуть автори матеріалів самостійно.