Компьютеры, работа которых основана на принципах работы головного мозга, будоражили общественность, начиная со знаменитой фразы, произнесенной Арнольдом Шварценеггером в фильме Терминатор 2: Судный день: "Мой центральный процессор - самообучающийся процессор на базе нейронных сетей". Понимая огромные перспективы этого направления, в последние годы многие группы ученых и инженеров работали над созданием электронных аналогов головного мозга и, что вполне предсказуемо, первой к финальной черте пришла компания IBM, проводившая исследовательские работы в рамках программы DARPA SyNAPSE. Представленный компанией первый нейросинаптический процессор TrueNorth может стать основой кардинальных изменений, которые затронут буквально все, начиная от смартфонов и заканчивая автомобилями-роботами. Кроме этого такой процессор может стать базой для построения масштабных нейронных сетей, вычислительная мощность которых приблизится к способностям головного мозга человека.
В состав нейросинаптического процессора TrueNorth входит миллион программируемых электронных нейронов и 256 миллионов программируемых синапсов, способных обеспечить передачу сигналов от одного нейрона к другому. Все эти элементы организованы в 4096 нейросинаптических вычислительных ядер, в состав которых входят вычислительные, коммуникационные модули и память. Все эти ядра способны работать параллельно, подобно тому, как работают различные участки головного мозга. Такая архитектура позволяет преодолеть узкое место традиционной архитектуры процессоров, которое не позволяет одновременно передавать инструкции и оперативные данные по одному и тому же пути.
"Мы еще не создали полный аналог мозга" - рассказывает доктор Дармендра Модха (Dharmendra Modha), основатель группы Cognitive Computing в компании IBM Research, - "Но мы приблизились практически вплотную к реализации масштабируемых вычислительных технологий, основанных на принципах работы мозга".
На чипе процессора TrueNorth, изготовленного по 28-нм технологии, содержится 5.4 миллиарда транзисторов, что делает этот процессор одним из самых больших CMOS-чипов, когда-либо разработанных и изготовленных людьми. При этом, во время произведения вычислений этот процессор потребляет всего 70 милливатт энергии. Таким образом, энергетический показатель чипа составляет 20 милливатт на квадратный сантиметр, это в 10 тысяч раз меньше, чем аналогичный параметр большинства современных микропроцессоров, и этот показатель уже в какой-то мере сопоставим с показателем головного мозга, который расходует всего 20 Ватт энергии.
"В буквальном смысле этот процессор можно назвать суперкомпьютером, размером с почтовую марку, легким как перышко и потребляющим энергию как слуховой аппарат" - рассказывает Дармендра Модха.
Причина такого низкого потребления энергии кроется в том, что вычисления внутри процессора производятся только по мере необходимости. Внутри процессора нет никаких таймеров, прерываний и прочих компонентов, которые нагружают его вычислительные ядра даже в моменты бездействия.
Архитектура, реализованная в процессоре TrueNorth, позволяет масштабирование системы до любого уровня сложности. В случае необходимости на кристалл чипа процессора может быть добавлено любое количество нейросинаптических вычислительных ядер, а в составе вычислительной системы можно будет использовать любое количество процессоров TrueNorth. И, проводя испытания, специалисты компании IBM проверяли технологии масштабирования на конфигурации с 16 процессорами.
В настоящее время специалисты компании IBM приступили к работам по созданию "экосистемы" из аппаратного и программного обеспечения, которая обеспечит использование новых процессоров TrueNorth в реальных вычислительных системах. Для этого будет разработан новый язык программирования и будет выпущена соответствующая литература, используя которую университеты и другие учреждения смогут начать подготовку специалистов, способных работать с нейросинаптическими вычислительными системами и исследовать горизонты применения этой технологии.
"Нашей конечной целью является создание "мозга в ящике", который будет иметь 100 миллиардов синапсов и потреблять всего 1000 Ватт энергии" - рассказывает Дармендра Модха, - "Параллельно с этим мы будем заниматься адаптацией нейросинаптических процессоров, что позволит использовать их возможности в смартфонах, в компьютерах и в облачных вычислительных системах".
http://www.dailytechinfo.org/infotech/6161-truenorth-pervyy-neyrosinapticheskiy-processor-kompanii-ibm-rabotayuschiy-na-principah-golovnogo-mozga.html
Оригинал статьи
http://www.cnet.com/news/ibms-truenorth-processor-mimics-the-human-brain/
PS: Какое применение могут найти нейропроцессоры уже сейчас ? Одним из наиболее перспективных и востребованных является задача выделения и классификации объектов в видеопотоке. Эту задачу специалисты ИБМ и продемострировали в качестве тестовой для нейрочипа. В видеопотоке 400x240x30fps было показано как выделять самые разнообразные объекты (люди, автомобили, велосипедисты и т.д.)
Комментарии
Технологии на основе нейронных сетей широко развиваются и используются уже сейчас (с 80-х годов) :
распознавание изображений, нахождение лекарств и много др.
скоее всего сейчас создали более мощьное прециализированное железо,я не специалист в этой области
Ссылки для почтения https://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственная_нейронная_сеть
в твоей башке, но он плохо работает.
и еще- зачем статью о электронике/выч.техники посылать биологу-художнику, тем более такому одиозному? это ж не художественная литература, художественные иллюстрации к ней не нужны, а вопросов деления стволовых клеток и формирования мозга как билогической структуры статья не касается...
Рекламная чушь. И бесполезный процессор.
"этот показатель уже в какой-то мере сопоставим с показателем головного мозга, который расходует всего 20 Ватт энергии."
В реальном мозгу 10 миллиардов нейронов а не 1 миллион как у этого.
В реальном мозгу на один нейрон 5000 синапсов а не 256 как у этого.
10000.0*5000.0/256.0*7.0=1367187
1.3 МВТ и 20 ВТ - эти цифры очень сопоставимы ;)
Бог(природа) оказались крутыми архитекторами !
и порграммистами
Не то слово. Реальный мозг самообучается! А в этом процессоре каждый синапс надо вручную программировать.
Простая трата ресурсов на бесполезную вещь. Которую даже если отмасштабировать даже близко не приблизится к мозгу человека.
с чего вы взяли, что каждый синапс да еще и вручную? вы про этот процессор вообще хоть что-то кроме сабжа читали/видели/слышали? знаете технические подробности какие-то? в частности- как именно идет настройка нейронов? как реализованы синапсы? какие алгоритмы обучения применимы и каким образом? если да- то поделитесь с аудиторией- всем интересно будет.
Слушайте, а вы смысл прочитанного можете осознать? Явно же написано "программируемых электронных нейронов"
Что, по вашему, слово программируемых может означать? ;)
это означает, что пороговые функции у этих нейронов могут изменяться в ходе работы, а не жестко зашиты при производстве чипа. А вот о том, как именно они программируются- тут ничего не сказано. может быть и каждый нужно поотдельности кодить, а может у него тупой бакпропагейшин аппаратно реализован, и ему просто надо подсунуть обучающую выборку, а он сам настроится, а может у него можно реализовать отдельно алгоритм обучения и он будет по нему обучаться- быстро и эффективно. Есть инфа, как он учится? у меня нет, но моя фантазия не настолько буйная, чтобы предположить "ручное программирование каждого нейрона".
Вы можете фантазировать все что угодно, а данный чип должен программироваться извне, иначе он вообще бесполезен. Так как из него нежно получать вразумительные циферки для разнообразных задач.
То о чем вы говорите это обычные искусственные нейронные сети и для них давно уже сделаны чипы. И они почти бесполезны и почти нигде не используются, так как в них достаточно жестко прописано обучение и конфигурация.
вы под программированием понимаете "настройку весов", или что-то другое? если настройка весов- то я не вижу причин, по которой она должна быть обязательно внешней.
сама IBM про этого говорт вот так: cognitive computing systems are trained using artificial intelligence (AI) and machine learning algorithms
когнитивные вычислительные системы обучаются с испольванием методов "искусственного интеллекта" и "машинного обучения".
и задачу они под них основную пока определяют в том, чтобы такие системы вытаскивали информацию из неструктурированного потока данных- фотографий, видео, аудио, распознавание речи и изображений и тому подобного "человек-машина-интеракшн". не вижу тут ничего крамольного. они под эту теорию даже язык программирования какой-то специальный мутят. Вы же ПЛИС программируете не руками каждый вентиль настраивая, а VHDL пользуете, почему с нейросетями должно быть иначе?
Под программированием данных нейронов подразумевается как минимум указание того какой нейрон с каким другим неродном соединён. Если этого нет, связь жесткая, а только числа при синапсах, то никому такой процессор нафиг не нужно, это обычная аппаратная реализация искусственной нейронной сети.
в таком случае это обычная аппаратная реализация искуственной нейронной сети.
особенности конкретной этой аппаратной реализации- сверхнизкое энергопотребление, событийная модель обработки сигналов (пока конкретный нейрон не получит чего-то на входы- он никакой энергии не потребляет). Очень большое число нейронов на одном кристалле и очень большое число синапсов у каждого нейрона. Синапасы реализованы аппаратно, неперестраиваемые, пробросить новый синапс между произвольными нейронами невозможно. Информация о структуре сети и ее настройках хранится в самом чипе, для этого на нем реализована собственная банка памяти для ускорения доступа. никому нафиг все это не нужно, за одним нюансом- этот чип работает быстрее любой извесной реализации аналогичных цепей, причем, на порядки быстрее, и при этом потребляет на три-четыре порядка меньше энергии. это очень-очень эффективный чип, позволяющий вести горизонтальное масштабирование без возникновения ботлнеков в самой сети. это важно. а так да- обычный и нафиг не нужный. можно и на одном ядре с 16 гигигами памяти такое же замутить. работать только будет в миллион-другой раз медленней, да жрать в тыщу раз больше, но разве ж это важно. это ж фигня.
Ну когда то компьютеры были ламповыми, а начиналось всё вообще с механники.
да как так-то? IBM и бесполезные процессор? реализованный в железе? вы чего курите!
черным же по белому написано- применять в обработке изображений, демонстрация- выделяет различные образы из картинок, причем- делает это с минимальными затратами энергии. да пусть это будет такой DSP узкоспециализированный- он уже даже в текущем виде конкурентоспособен. Они его щас заточат под распознавание самолетов, и он будет в оптических головках наведения ракет стоять лет через пять, или в толпе выделять террористов славянской внешности в аэропортах с потоком в 30 тыщь рыл в день.
где вы взяли 5000 синапсов на нейрон? их число сильно колеблется (няз- от сотен до тысяч на нейрон) - но среднее число синапсов на нейрон я нигде не видел.
и даже если так- 10 млрд нейронов *5000 синапсов/нейрон * (0,07Вт/256 млн синапсов)- это будет не 1.3 МВт, а 13 кВт, что существенно ближе к 20 Вт и вполне можно сказать, что это "в какой-то мере сопоставимо"- тем более, что оговорено- "в режиме вычислений", а не в режиме "спокойно ждем входного сигнала и ничего не делаем, а при поступлении- просыпаемся, быстро обрабатываем и снова спать". ну и если урезать осетра, и среднее число синапсов на нейрон в мозгу не 5000, а 500- то разница становится еще меньше, конечно, потребление на синапс остается на порядки большим, чем в биологии, но и не забывайте, что скорость движения импульсов в мозгу- на много порядков меньше, чем скорость движения сигнала в медных проводах.
УПД. порыл сеть- есть ничем не подтвержденные фразы о том, что число нейронов оценивается в 100млрд, а число синапсов- в 150млрд. то есть, по 1.5 синапса на нейрон в среднем. как считали и оценивали- я не знаю, и вообще похоже на бред, но все же, оценка в 50 трлн синапсов- имхо сильно завышена.
Для того чтобы отличить самолёт от кошки не нужно делать специализированный процессор. С этим справится и обычная программа. Программы по распознаванию текста появились уже очень давно.
По поводу количества синапсов это вообще отдельная песня, дело в том, чтобы чип быстро работал, то для каждого нейрона должен быть свой отдельный набор синапсов, то есть они не могут храниться в общей памяти с единой шиной. А так как синапсов может быть и 20 тысяч на нейрон, то соответственно, чип должен располагать памятью на все эти 20 тысяч на каждый нейрон, даже если часть синапсов не используются. А в этом чипе всего 256.
В человеческом мозгу это реализовано при помощи 3-мерного пространства и физическом их соединении с физическим ростом нужных нейронов, в чипе этого просто не реализуешь.
Да с милливаттами я ошибся. Ваша правда. Но все рано 13 кВт это почти на 3 порядка больше чем 20 Вт. при таком ущербном функционале.
скорость работы, не, не слышал?
" мозг мухи содержит порядка 340 000 нейронов, мозг рабочей пчелы – 850 000."
Не обязательно сразу что б человеческий мозг "эмулировать". И для "пчелы" можно много практических задач найти..
в реальных мозгах 100 - 150 миллиардов, так что умножай на 10-15. А если верить Савельеву, то синаптических контактов у нейрона от 300 тыс до 1 млн.
Получаются уже гигаваты)))
Это очередной распил, или Путину пора бояться?
Это не просто распил это нечто больше. Некоторые люди посчитали себя равными богу. Они еще не смогли сделать аналога червяка, а уже замахнулись на человека. Да им бы аналог живой клетки сделать. Они реально уверовали, что математическая нейронная сеть почти как человеческий мозг, как написал ku чуть выше.
Такое пишут дилетанты вообще не разбирающиеся в теме. Слышали звон да не поняли где он.
нематоду оцифровали недавно :-). полностью. все клетки вместе с биохимией и передачей импульсов между нейронами. вроде, модель очень-очень медленно ползает :-). правда, скорость обсчета в несколько тысяч раз медленнее реального времени, но работает :-)
И не волгу, а сто рублей. Не в лотерею, а в карты. И не выиграл, а проиграл(c)
То есть нет серьезных опасений, что с помощью этого процессора заклятые друзья России воссоздадут мозг Путина и начнут читать все его мысли, предсказывать все его ходы? :-)))
Было бы конечно лучше, если бы креаклы из IBM потренировались сперва на кошеч... нет, даже лучше на муравьях или пчелах, например. Там у них в мозгах как раз вроде всего миллион нейронов. Этот процессор вполне сгодится для демонстрации механического муравья или пчелы, что можно использовать в боевых роботах и БПЛА.
А червяки и амебы - давно пройденный креаклами этап. Там у них все изучено вдоль и поперек, больше денег не на чем распилить. И совершенно неважно, что практический результат нулевой. Ведь главное - сам процесс! Ну и тут, как говорится, а не замахнуться ли нам на Вильяма на нашего Шекспира? :-)
а когда от опытов Фарадея появился практический результат?
а от фотоэффекта?
а от открытия электрона Милликеном?
а от работ Ньютона?
а от работ Вирта и Фон-Неймана?
а от алгебры?
везде распил, однако, как страшно жыть.
to Groot А Вы поделитесь если как утверждаете в теме. Начнем с вашего образования. Что закончили и чем занимались?
Не подскажете, где учат на мозговеда? Готов поступить на платное отделение.
Швейцарский Федеральный Технический Институт, Лозанна. Удачи.
За такую наглую ложь вы забанены навечно.
Учитесь там сами на эскулапа.
Если не в теме то чего вы здесь поститесь. Именно с этим институтом ИВМ сотрудничала в рамках проекта Blue Brain. Не стоит так показывать свою некомпетентность.
Кое-кто люто фапает на "нейросинаптический процессор, работающий на принципах головного мозга"))
Сегодня утром выдавливая зубную пасту из тюбика я понял, что у меня дома есть 3D-принтер приводимый в действие механизмом управляемым нейросинаптическим процессором...
Когда в 5 1/2 лет я впервые открыл журнал "Наука и Жизнь", то быстро нашёл в нём самое интересное: БИНТИ.
К 10 годам я уже знал наизусть его содержание: Скоро построят ТОКАМАК, японцы вот вот изобретут и пустят в продажу домашних роботов, США вот вот изобретёт Искусственный Интеллект, вот вот найдут средство вечной молодости, очень скоро будет постоянная станция на Луне, гиперзвуковые самолёты будут лететь в Австралию за 2 часа и т.д. и т.п. С тех пор прошло много десятилетий, в разных вариантах одни и те же обещания повторялись примерно каждые 4-5 лет.
КОГДА ВРАТЬ ПЕРЕСТАНЕТЕ пилильщики бабла?!
Это не фон Неймановская архитектура. Просвещаемся. 1. 2.
Напоминаю.
Плотность упаковки вырастет на порядки с переходом на объёмные чипы и 5-нм топологические нормы.
В начале 20-х годов будет прорыв.
Нет, не прав. Пластичность не реализована. Без неё терминатора не получится. Ну и драйверы нужны ещё на сенсорику и функции движения ::)
А пластичность реализовать или даже эффективно эмулировать на кремниевой элементной базе затруднительно. Даже на простое эмулирование одного нейрона с явно недостаточными 256 синапсами ушло 54 млрд/1 млн = 54 тыс транзисторов. Причём эмулированные синапсы получились сильно урезаными в плане виртуальных степеней свободы тем, что сгруппированны в 4096 ядер. Нужно 1 нейрон = 1 ядро. И синапсов хотя бы на порядок поболее.
Но двигаются они очень быстро. Достаточно сравнить этот процессор с предыдущим поколением, выпущенным в 2011 году. Там было всего одно ядро, физически в 15 раз крупнее по размерам и жрущее в 100 раз больше.
Так что с промышленным внедрением результатов другого масштабного проекта по моей ссылке в начале 20-х годов будет ОЧЕНЬ интересно.
а вот насчет пластичности- тут вы ошиблись. невозможно реализовать физически прямую связь одного нейрона с другим, но в рамках архитектуры чипа или нескольких таких чипов всегда можно организовать передачу сигнала от одного нейрона любому другому через несколько промежуточных, создав что-то типа "виртуального" синапса. так что пластичность в данном чипе реализуема, хоть и "читерским способом", но вполне эффективно. и это будет кстати весьма эффективно. по крайней мере, если сравнивать с биологическими мозгами- то скорость передачи данных между нейронами и скорость обработки данных каждым нейроном в отдельности- на порядки выше. так что извините.
Синапсов на порядо больше надо? я не знаю, откуда цифры. откуда-то есть данные, что число синапсов у нейрона может быть 5000. ок, может. а вот каково среднее число синапсов у нейрона- я не нашел. но видел оценки, согласно которым вообще в среднем- по полтора синапса на нейрон. Видел у корифеев, что может быть от нескольких сотен, до нескольких тысяч- но опять же, без конкретных цифр по среднему числу синапсов на нейрон.
в рамках данной архитектуры ценой жертвой одного нейрона можно увеличить число синапсов на 256. жертвовать можно несколько нейронов. таким образом можно организовывать "виртуальный синапс" из одного камня в другой. выглядит так, что это не критичный недостаток, который относительно просто устраняется.
и пока не ясно, сильно ли урезает свойства цепи то, что нейроны сгруппированы в ядра, обмен в пределах ядра идет быстрее, чем между ядрами, но важно ли это и на сколько именно это важно- вопрос.
Неа, не ошибся. Чётко же сказано - невозможно это на кремнии. Но как инженер я могу себе представить, как это реализовать на других материалах. А пластичность - ключевое свойство, без которого мы не получим зарождения сознания под действием.. хм.. внешних раздражителей периферических рецепторов.
Но с зарождением сознания мы слишком забегаем вперёд. Эта новость и этот чип очень далеки от этого ::) И так вон у некоторых шаблоны рвёт от не фон Неймановской архитектуры, они другую себе представить видимо не могли, а некоторые могли и название то в первый раз услышать. Так что не будем забегать вперёд ::)
Если человек не "чипирован",ему нечего опасаться!
Все так,но мое мнение неизменно.
Такое огромное количество ядер, плюс то что можно эти чипы компоновать кластерами, пока что по 16, потом по 128, потом 1024 - это впечатляет.
У мыши 4 млн нейронов, всего в 4 раза больше чем показывает эта система. Но у мыши есть и память, и рефлексы и ещё куча разных функций.
Надеюсь взлетит.
Осталось всего ничего - открыть теорию, объясняющую функционирование мозга. А заложить ее в этот процессор - уже совсем плевое дело.
http://en.wikipedia.org/wiki/On_Intelligence
хотя за 10 лет наверняка появилось что-то более продвинутое.
Ну и в крайнем случае начать с ганглиев моллюсков никто не мешает - там можно и вручную кэффициенты забить.
Пиз... писать книжки - не мешки ворочать(c)
Открыта. Что именно тебе в функционировании мозга непонятно? Вот блин не поленюсь и в очередной раз закидаю очередного не следящего за передним краем науки профильными академическими ссылками. У меня это займёт около часа - предыдущую аналогичную дискуссию где ссылки приводил, поднять. Даже притворюсь что у меня реальный собеседник а не трололо "Заслуженный хомячок Афтершока"(с). Надо?
P.S. Как "вы" честно говоря задолбали. То у них прогресс встал. То у них "никому не извесно как это работает" (с). Но утверждать, блистая неосведомлённостью и некомпетентностью своей, кидаются безапеляционно - как один. Все вы блин на одно лицо.
простите, а что именно вам не нравится в существующей теории функционирования мозга? она довольно лаконичная, простая- есть клетки-нейроны, есть потенциал клеточной мембраны, он меняется под воздействием внешних импульсов, при некоторых изменениях потенциала генерируется импульс в синапсы, и улетает к другим нейронам, меняя их мембранный потенциал. те реагируют таким же образом.
что именно в этой теории не так и какие факты или наблюдения в нее не укладываются?
Да ладно, чего ты так разобиделся то сразу? ::) Включай логический интерпретатор под черепом и гаси эмоции. Про киркорова я тебе уже говорил, так что не надо. И всё будет хорошо ::)
Мозг заменить по-любому не получится, это вне сомнения. Но нужно отдать должное, это лучшее, что человечество смогло достигнуть в компьютерных технологиях. А задач для него масса. Не забывайте, что программирование такой штуки - это не си. Чтобы полностью использовать его возможности - нужны новые теории и специалисты на стыке биотехнологий и программирования. Может вдруг оказаться, что на светлой стороне силы таких спецов больше.
а может и не оказаться. на светлой стороне более религиозные, а религиозным такие разработки "низя". :-)
Страницы