Een supercomputer die in april 2024 online moet gaan, zal het geschatte aantal operaties in het menselijk brein evenaren. volgens onderzoekers in Australië. De machine, DeepSouth genaamd, kan 228 biljoen bewerkingen per seconde uitvoeren.

Het is de eerste supercomputer ter wereld die netwerken van neuronen en synapsen (belangrijke biologische structuren waaruit ons zenuwstelsel bestaat) kan simuleren op de schaal van het menselijk brein.

DeepSouth hoort bij een aanpak bekend als neuromorfisch computergebruik, dat tot doel heeft de biologische processen van het menselijk brein na te bootsen. Het zal worden geleid vanuit het International Centre for Neuromorphic Systems aan de Western Sydney University.

Ons brein is de meest verbazingwekkende computermachine die we kennen. Door het te verspreiden
rekenkracht aan miljarden kleine eenheden (neuronen) die samenwerken via biljoenen verbindingen (synapsen), kunnen de hersenen wedijveren met de krachtigste supercomputers ter wereld, terwijl ze slechts hetzelfde vermogen nodig hebben als de gloeilamp van een koelkastlamp.

Supercomputers nemen daarentegen over het algemeen veel ruimte in beslag en hebben grote hoeveelheden elektrische energie nodig om te kunnen functioneren. De wereld's krachtigste supercomputer Hewlett Packard Enterprise Frontier, kan iets meer dan een triljoen bewerkingen per seconde uitvoeren. Het beslaat 680 vierkante meter (7,300 vierkante voet) en vereist 22.7 megawatt om te draaien.

Onze hersenen kunnen hetzelfde aantal bewerkingen per seconde uitvoeren met slechts 20 watt vermogen, terwijl ze slechts 1.3 tot 1.4 kilogram wegen. Neuromorphic computing heeft onder andere tot doel de geheimen van deze verbazingwekkende efficiëntie te ontsluiten.

Transistors op de limieten

Op 30 juni 1945 verscheen de wiskundige en natuurkundige John von Neumann beschreef het ontwerp van een nieuwe machine, de Elektronische discrete variabele automatische computer (Edvac). Dit definieerde effectief de moderne elektronische computer zoals wij die kennen.

Mijn smartphone, de laptop die ik gebruik om dit artikel te schrijven, en de krachtigste supercomputer ter wereld delen allemaal dezelfde fundamentele structuur die Von Neumann bijna 80 jaar geleden introduceerde. Deze hebben allemaal verschillende verwerkings- en geheugeneenheden, waarbij gegevens en instructies in het geheugen worden opgeslagen en door een processor worden berekend.

Decennia lang verdubbelde het aantal transistors op een microchip ongeveer iedere twee jaar. een observatie die bekend staat als de wet van Moore. Hierdoor konden we kleinere en goedkopere computers hebben.

De transistorafmetingen komen nu echter dichterbij de atomaire schaal. Bij deze kleine afmetingen is overmatige warmteontwikkeling een probleem, evenals een fenomeen dat kwantumtunneling wordt genoemd en dat de werking van de transistors verstoort. Dit is aan het vertragen en zal uiteindelijk de miniaturisatie van de transistoren een halt toeroepen.

Om dit probleem te overwinnen, onderzoeken wetenschappers nieuwe benaderingen
computergebruik, te beginnen bij de krachtige computer die we allemaal in ons hoofd hebben verborgen, het menselijk brein. Onze hersenen werken niet volgens het computermodel van John von Neumann. Ze hebben geen aparte computer- en geheugengebieden.

In plaats daarvan werken ze door miljarden zenuwcellen met elkaar te verbinden die informatie communiceren in de vorm van elektrische impulsen. Informatie kan worden doorgegeven van het ene neuron naar het volgende via een knooppunt dat synaps wordt genoemd. De organisatie van neuronen en synapsen in de hersenen is flexibel, schaalbaar en efficiënt.

Dus in de hersenen – en anders dan in een computer – worden het geheugen en de rekenkracht bestuurd door dezelfde neuronen en synapsen. Sinds eind jaren tachtig bestuderen wetenschappers dit model met de bedoeling het in de computerwereld te importeren.

Imitation of Life

Neuromorfe computers zijn gebaseerd op ingewikkelde netwerken van eenvoudige, elementaire processors (die werken als de neuronen en synapsen van de hersenen). Het grote voordeel hiervan is dat deze machines zijn inherent ‘parallel’.

Dit betekent dat, zoals bij neuronen en synapsenkunnen vrijwel alle processors in een computer mogelijk gelijktijdig werken en in tandem communiceren.

Omdat de berekeningen die door individuele neuronen en synapsen worden uitgevoerd heel eenvoudig zijn in vergelijking met traditionele computers, is het energieverbruik bovendien ordes van grootte kleiner. Hoewel neuronen soms worden gezien als verwerkingseenheden en synapsen als geheugeneenheden, dragen ze bij aan zowel verwerking als opslag. Met andere woorden: de gegevens bevinden zich al daar waar de berekening dit vereist.

Dit versnelt het computergebruik van de hersenen in het algemeen omdat er geen scheiding is tussen geheugen en processor, wat bij klassieke (von Neumann) machines een vertraging veroorzaakt. Maar het vermijdt ook de noodzaak om een ​​specifieke taak uit te voeren, namelijk het verkrijgen van toegang tot gegevens uit een hoofdgeheugencomponent, zoals gebeurt in conventionele computersystemen en die een aanzienlijke hoeveelheid energie verbruiken.

De principes die we zojuist hebben beschreven vormen de belangrijkste inspiratiebron voor DeepSouth. Dit is niet het enige neuromorfe systeem dat momenteel actief is. Vermeldenswaard is de Menselijk Breinproject (HBP), gefinancierd onder een EU-initiatief. Het HBP was operationeel van 2013 tot 2023 en leidde tot BrainScaleS, een machine in Heidelberg, Duitsland, die de manier nabootst waarop neuronen en synapsen werken.

HersenschaalS kunnen simuleren hoe neuronen ‘pieken’, de manier waarop een elektrische impuls langs een neuron in onze hersenen reist. Dit zou BrainScaleS een ideale kandidaat maken om de mechanica van cognitieve processen te onderzoeken en, in de toekomst, mechanismen die ten grondslag liggen aan ernstige neurologische en neurodegeneratieve ziekten.

Omdat ze zijn ontworpen om echte hersenen na te bootsen, zouden neuromorfe computers het begin van een keerpunt kunnen zijn. Ze bieden duurzame en betaalbare rekenkracht en stellen onderzoekers in staat modellen van neurologische systemen te evalueren, waardoor ze een ideaal platform zijn voor een reeks toepassingen. Ze hebben het potentieel om zowel ons begrip van de hersenen als ons aanbod te vergroten nieuwe benaderingen van kunstmatige intelligentie.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: Marian Anbu Juwan / Pixabay

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2023/12/20/a-new-brain-like-supercomputer-aims-to-match-the-scale-of-the-human-brain/