Activitatea cerebrală, reprodusă de un computer. Scenariu SF sau realitate?

O echipă de oameni de ştiinţă a activat recent cel mai performant supercalculator conceput pentru a replica activitatea creierului uman, o maşinărie ce foloseşte capacitatea de calcul a 1 milion de microprocesoare şi este compusă din 1.200 de plăci de circuite interconectate.

 

 
După 10 ani de la startul proiectului, SpiNNaker (Spiking Neural Network Architecture) a devenit cel mai mare computer neuromorfic din lume - un tip de computer care imită activitatea neuronală - conform anunţului făcut de cercetători la 2 noiembrie. Acest supercomputer se află la Universitatea din Manchester şi reprezintă o schimbare de paradigmă în domeniul IT, conform lui Steve Furber, profesor de ingineria calculatoarelor la Universitatea din Manchester şi membru al echipei care a realizat acest proiect.

SpiNNaker face însă mai mult decât să proceseze asemenea unui creier. El poate genera modele ale neuronilor din creierul uman şi stimulează, în timp real, mai mulţi neuroni decât orice alt computer existent, conform unui comunicat al echipei de cercetători.

"Principala sa sarcină este de a desfăşura modele cerebrale parţiale - spre exemplu, modele ale cortexului, ale bazelor ganglionare şi alte altor regiuni cerebrale - exprimate de obicei sub forma unor reţele complexe de neuroni activi", a explicat Steve Furber pentru Live Science.

De două ori mai multe procesoare

Începând cu luna aprilie a anului 2016, SpiNNaker simula activitatea neuronală a creierului folosind 500.000 de procesoare, însă în prezent, performanţele acestui supercalculator au fost dublate prin adăugarea a încă 500.000 de procesoare, conform lui Steve Furber. Cu sprijinul Human Brain Project - un proiect finanţat de UE pentru construcţia unui creier uman virtual - SpiNNaker va continua să genereze modele cerebrale detaliate şi are capacitatea de a opera peste 200 de mii de trilioane de operaţiuni simultan (200 de cvadrilioane).

Chiar dacă sunt şi alte supercalculatoare care pot rivaliza cu SpiNNaker prin prisma numărului de procesoare integrate, acesta din urmă este diferit prin infrastructura care conectează aceste procesoare. În creierul uman, peste 100 de miliarde de neuroni se pot activa simultan, transmiţând semnale către mii de receptori. Arhitectura lui SpiNNaker susţine un nivel excepţional de comunicare între cele 1 milion de procesoare, imitând activitatea reţelei neuronale cerebrale.

"Supercomputerele convenţionale dispun de mecanisme de conectivitate care nu sunt optime pentru modelarea activităţii cerebrale în timp real. SpiNNaker este, cred, capabil să modeleze mari reţele neuronale active, în timp biologic real, mai bine decât orice alt supercalculator", a subliniat Furber.

Mintea mai puternică decât materia

Anterior, când SpiNNaker opera folosind "doar" 500.000 procesore, a reuşit să modeleze activitatea a 80.000 de neuroni din cortex din regiunea care decodifică imputurile primite de la simţuri. O altă simulare derulată de SpiNNaker asupra bazelor ganglionare, o regiune cerebrală afectată de maladia Parkinson, a dezvăluit potenţialul acestui supercomputer ca instrument pentru studiul afecţiunilor cerebrale.

SpiNNaker poate, de asemenea, să controleze un robot denumit SpOmnibot, decodând datele adunate de senzorii vizuali ai robotului care poate astfel să ia decizii de navigaţie în timp real.

Acest supercalculator dispune de o putere de calcul excepţională, însă cât de aproape este el cu adevărat de performanţele unui creier uman? Deocamdată, reaminteşte Furber, reproducerea exactă, cu ajutorul tehnologiei, a performanţelor unui creier uman nu este posibilă. O maşinărie atât de performantă precum SpiNNaker nu poate îndeplini decât o fracţiune din volumul de comunicaţii şi funcţii îndeplinite de creierul uman. Supercalculatoarele mai trebuie încă foarte mult perfecţionate până să ajungă să poată gândi singure.

"Chiar şi cu 1 milion de procesoare, putem atinge abia 1% pe scara activităţii unui creier uman", a mai adăugat Steve Furber. Pe de altă parte, SpiNNaker are capacitatea de calcul a unui creier de şoarece, care este de 1.000 de ori mai mic decât un creier uman. realitatea.net