Di makmalnya berhampiran SAN Jose, IBM telah membina otak tikus elektronik daripada 48 Cip ujian TrueNorth, setiap satunya boleh meniru blok binaan asas otak.
IBM membuat otak buatan daripada 48 kerepek
Di bawah pimpinan ketua projek Dharmendra Modha, kami berbincang secara dekat dan peribadi dengan keseluruhan projek. Difahamkan isipadunya seperti kabinet ubat bilik air, yang ditutup dengan panel plastik lut sinar, dan dapat melihat dengan jelas cipnya, papan litar dan penunjuk berwarna-warni di dalamnya. Ia kelihatan seperti sesuatu daripada filem fiksyen sains 70-an, tetapi Modha berkata, “Anda sedang melihat seekor tikus kecil.”
Dia bercakap tentang otak tikus kecil, atau sekurang-kurangnya timbunan kerepek ini boleh masuk ke dalam otak itu. Cip ini bertindak sebagai neuron, blok binaan asas otak. Modha berkata sistem itu boleh mensimulasikan 48 juta sel saraf, kira-kira sama dengan bilangan sel saraf dalam otak tikus kecil.
Di IBM, Modha menjalankan kumpulan pengkomputeran kognitif, yang mencipta “cip neuro.” Apabila dia dan pasukannya mula-mula memperkenalkan ciptaan mereka, mereka menggunakannya untuk menjalankan ujian selama tiga minggu, menyokong ahli akademik dan penyelidik kerajaan di makmal penyelidikan dan pembangunan IBM di Silicon Valley. Selepas menyambungkan komputer mereka sendiri ke otak tetikus digital, para penyelidik meneroka strukturnya dan mula menulis program untuk cip TrueNorth.
bulan lepas, beberapa penyelidik telah pun melihat lelaki ini di Colorado, jadi mereka telah memprogramkannya untuk mengenali foto dan pertuturan, dan memahami beberapa bahasa semula jadi. Cip menjalankan “pembelajaran yang mendalam” algoritma yang kini menguasai perkhidmatan kecerdasan buatan Internet, menyediakan pengecaman muka untuk Facebook dan terjemahan bahasa masa nyata untuk Skype Microsoft. Masih, IBM mempunyai permulaan yang baik di sini kerana penyelidikannya boleh mengurangkan keperluan untuk ruang dan bekalan kuasa. Pada masa hadapan, kita mungkin boleh meletakkan kecerdasan buatan ini ke dalam telefon mudah alih dan peranti kecil yang lain, seperti AIDS pendengaran dan jam tangan.
“Apa yang kita dapat daripada struktur sinaptik? Kami boleh mengklasifikasikan imej dengan penggunaan kuasa yang sangat rendah, dan kami sentiasa boleh menyelesaikan masalah baharu dalam persekitaran baharu.” Brian Van Essen, seorang saintis komputer di Lawrence Livermore National Laboratory yang bertanggungjawab untuk menggunakan algoritma pembelajaran mendalam untuk keselamatan negara.
TrueNorth ialah teknologi terkini yang akan menjalankan pembelajaran mendalam dan pelbagai perkhidmatan AI lain pada masa hadapan. Mesin hari ini yang menjalankan algoritma daripada Google, Facebook dan Microsoft masih memerlukan pemproses grafik yang berasingan, tetapi mereka semua bergerak ke arah FPgas (cip yang boleh diprogramkan untuk tugas tertentu). Peter Diehl (PhD dalam Kumpulan Pengkomputeran Cortex di Polytechnic University Zurich) percaya TrueNorth lebih unggul daripada cip grafik kendiri dan FPgas kerana penggunaan kuasanya yang rendah.
Perbezaan utama, kata Jason Mars, seorang profesor sains komputer di Universiti Michigan, ialah TrueNorth berfungsi dengan lancar dengan algoritma pembelajaran mendalam. Kedua-duanya mensimulasikan rangkaian saraf secara mendalam dan menjana neuron dan sinaps “dalam otak.” “Cip boleh melaksanakan perintah rangkaian saraf dengan cekap.” Dia tidak mengambil bahagian dalam larian ujian, tetapi telah mengikuti perkembangan cip dengan teliti.
Walaupun begitu, TrueNorth belum disegerakkan sepenuhnya dengan algoritma pembelajaran mendalam. Namun begitu, IBM telah memutuskan untuk melibatkan penyelidik luar dalam menambah baik cip, kerana ia masih agak jauh dari pasaran sebenar. Untuk Modha, ia juga merupakan satu proses yang perlu, seperti katanya: “Kami perlu meletakkan asas yang kukuh untuk transformasi besar.”
Otak dalam telefon
Peter Diehl baru-baru ini mengembara ke China, tetapi atas sebab tertentu anda tahu, telefonnya tidak berfungsi dengan Google, dan dia tiba-tiba mengambil semula kecerdasan buatan kepada bentuk asalnya. Kerana kebanyakan pengkomputeran awan kini bergantung pada pelayan Google, jadi tanpa rangkaian, semuanya tidak berguna.
Pembelajaran mendalam memerlukan sejumlah besar kuasa pemprosesan, yang biasanya disediakan oleh pusat data gergasi, dan telefon kami biasanya disambungkan kepadanya melalui Internet. TrueNorth, sebaliknya, boleh mengalihkan sekurang-kurangnya sebahagian kuasa pemprosesannya ke telefon anda atau peranti lain, yang boleh meluaskan kekerapan penggunaan AI.
Tetapi untuk memahami ini, anda perlu terlebih dahulu memahami cara pembelajaran mendalam berfungsi. Ia berfungsi dalam dua peringkat. Pertama, syarikat seperti Google dan Facebook perlu membina rangkaian saraf mereka sendiri untuk mengendalikan tugas tertentu. Jika mereka mahukan keupayaan untuk mengenali foto kucing secara automatik, mereka perlu menunjukkan rangkaian neural sekumpulan gambar kucing. Kemudian, selepas corak dilatih, rangkaian saraf lain perlu melaksanakan tugas ini. Apabila anda mengeluarkan foto, sistem perlu menentukan sama ada terdapat kucing di dalamnya, dan TrueNorth wujud untuk menjadikan langkah kedua lebih cekap.
Sebaik sahaja anda telah melatih rangkaian saraf, cip boleh membantu anda memintas pusat data gergasi dan terus ke langkah kedua. Dan kerana cip TrueNorth sangat kecil dan cekap kuasa, ia boleh dimuatkan ke dalam peranti pegang tangan. Ini meningkatkan kecekapan keseluruhan kerana anda tidak perlu lagi memuat turun hasil daripada pusat data melalui rangkaian. Kalau boleh dipopularkan, ia boleh mengurangkan tekanan ke atas pusat data. “Ini adalah masa depan industri, di mana peranti boleh melaksanakan tugas yang kompleks secara bebas.” “Mars berkata.
Neuron, akson, sinaps dan impuls saraf
Google baru-baru ini cuba membawa rangkaian saraf ke telefon mudah alih, tetapi Diehl berpendapat TrueNorth jauh mendahului pesaingnya, kerana ia lebih selari dengan pembelajaran mendalam. Setiap cip boleh mensimulasikan berjuta-juta neuron, dan neuron ini boleh berkomunikasi antara satu sama lain melalui “sinaps dalam otak.”
Inilah yang membezakan TrueNorth daripada produk serupa di pasaran, malah berbanding pemproses grafik dan FPgas mempunyai kelebihan yang cukup. Cip TrueNorth boleh terbentuk “impuls saraf,” serupa dengan impuls elektrik dalam otak. Impuls saraf boleh menunjukkan perubahan nada dalam pertuturan seseorang, atau perubahan warna dalam imej. “Anda boleh menganggapnya sebagai mesej kecil antara neuron.” Rodrigo Alvarez-Icaza, salah seorang pereka utama cip itu.
Walaupun ada 5.4 bilion transistor pada cip, penggunaan kuasanya sahaja 70 miliwatt. Bagaimana pula dengan pemproses Intel standard? Ia mempunyai 1.2 bilion transistor, tetapi penggunaan kuasanya mencapai 35 ke 140 watt. Malah cip ARM, yang biasa digunakan dalam telefon pintar, menggunakan kuasa beberapa kali lebih banyak daripada cip TrueNorth.
Sudah tentu, agar cip benar-benar berfungsi, ia memerlukan perisian baharu, itulah yang Diehl dan pembangun lain cuba lakukan semasa ujian dijalankan. Dengan kata lain, pembangun sedang menukar kod sedia ada kepada bahasa yang cip mengenali dan suapan ke dalamnya, tetapi mereka juga sedang berusaha untuk menulis kod asli untuk TrueNorth.
hadir
Seperti pemaju lain, Modha memberi tumpuan kepada membincangkan TrueNorth dalam bidang biologi, seperti neuron, akson, sinaps, impuls saraf, dan lain-lain. Cip itu sudah pasti meniru sistem saraf manusia dalam beberapa cara, tetapi ia masih mempunyai batasannya. “Perbincangan seperti ini selalunya sangat berhati-hati. Lagipun, silikon bukan dari apa otak manusia dibuat.” Chris Nicholson, pengasas bersama syarikat bernama Skymind.
Modha mengakui dakwaan ini. Apabila dia memulakan projek di 2008, dengan a $53.5 juta pelaburan daripada Darpa (cabang penyelidikan Jabatan Pertahanan), matlamatnya adalah untuk membina cip yang sama sekali baru daripada bahan yang sama sekali berbeza dan mensimulasikan otak manusia. Tetapi dia tahu ia tidak akan berlaku dengan cepat, dan “kita tidak boleh mengabaikan realiti dalam perjalanan mengejar impian kita,” katanya.
Dalam 2010, dia terlantar akibat selesema babi, pada masa itu dia menyedari bahawa cara terbaik untuk menerobos kesesakan adalah bermula dengan struktur cip dan mencapai simulasi otak. “Anda tidak memerlukan sel saraf untuk meniru fizik asas, kimia dan biologi untuk meningkatkan kuasa pengkomputeran. Kita perlu cukup fleksibel untuk menjadi lebih dan lebih seperti otak.” ' katanya.
Ini ialah cip TrueNorth. Ia bukan otak digital, tetapi ia adalah satu langkah penting di sepanjang jalan, dan dengan percubaan IBM, rancangan itu berada di landasan yang betul. Keseluruhan mesin sebenarnya terdiri daripada 48 mesin berasingan, masing-masing dengan pemproses TrueNorth sendiri. Minggu depan, dengan perbicaraan berakhir, Modha dan pasukannya akan memecahkan mesin untuk dibawa pulang oleh penyelidik untuk kajian lanjut. Manusia menggunakan teknologi untuk mengubah masyarakat, dan penyelidik ini adalah tulang belakang usaha kami.