In zijn laboratorium vlakbij SAN Jose, IBM heeft een elektronisch knaagdierbrein gebouwd 48 TrueNorth-testchips, die elk een basisbouwsteen van de hersenen kunnen nabootsen.
IBM heeft er een kunstmatig brein van gemaakt 48 chips
Onder leiding van projectleider Dharmendra Modha, we hebben het hele project van dichtbij meegemaakt. Het is duidelijk dat het volume lijkt op een medicijnkastje in de badkamer, die is bedekt met doorschijnende plastic panelen, en kan duidelijk de chips zien, printplaten en kleurrijke indicatoren erin. Het lijkt wel iets uit een sciencefictionfilm uit de jaren 70, maar Modha zegt, “Je kijkt naar een klein knaagdier.”
Hij heeft het over de hersenen van een klein knaagdier, of deze stapel chips past tenminste in dat brein. Deze chips fungeren als neuronen, de basisbouwstenen van de hersenen. Modha zegt dat het systeem kan simuleren 48 miljoen zenuwcellen, ongeveer gelijk aan het aantal zenuwcellen in de hersenen van kleine knaagdieren.
Bij IBM, Modha leidde de cognitieve computergroep, die de uitvond “neurochip.” Toen hij en zijn team voor het eerst hun uitvinding onthulden, ze gebruikten het voor een proefperiode van drie weken, het ondersteunen van academici en overheidsonderzoekers in het onderzoeks- en ontwikkelingslaboratorium van IBM in Silicon Valley. Nadat ze hun eigen computers hadden aangesloten op het digitale muizenbrein, de onderzoekers onderzochten de structuur ervan en begonnen programma's te schrijven voor de TrueNorth-chip.
Vorige maand, sommige onderzoekers hadden deze man al in Colorado gezien, dus hadden ze het geprogrammeerd om foto's en spraak te herkennen, en een natuurlijke taal begrijpen. De chip bestuurt de “diep leren” algoritmen die nu de kunstmatige-intelligentiediensten op internet domineren, het bieden van gezichtsherkenning voor Facebook en realtime taalvertaling voor Skype van Microsoft. Nog steeds, IBM heeft hier een voorsprong omdat zijn onderzoek de behoefte aan ruimte en stroomvoorzieningen zou kunnen verminderen. In de toekomst, Mogelijk kunnen we deze kunstmatige intelligentie in mobiele telefoons en andere kleine apparaten stoppen, zoals gehoorapparaten en horloges.
“Wat krijgen we van de synaptische structuur?? We kunnen afbeeldingen classificeren met een zeer laag stroomverbruik, en we kunnen voortdurend nieuwe problemen oplossen in nieuwe omgevingen.” Brian Van Essen, een computerwetenschapper bij het Lawrence Livermore National Laboratory die verantwoordelijk is voor het toepassen van deep learning-algoritmen op de nationale veiligheid.
TrueNorth is de nieuwste technologie die in de toekomst deep learning en een reeks andere AI-diensten zal uitvoeren. De machines van vandaag die algoritmen van Google uitvoeren, Facebook en Microsoft hebben nog steeds afzonderlijke grafische processors nodig, maar ze gaan allemaal richting FPgas (chips die voor specifieke taken kunnen worden geprogrammeerd). Peter Diehl (PhD in de Cortex Computing Group aan de Polytechnische Universiteit Zürich) is van mening dat TrueNorth superieur is aan zowel standalone grafische chips als FPgas vanwege het lage stroomverbruik.
Het belangrijkste verschil, zegt Jason Mars, hoogleraar computerwetenschappen aan de Universiteit van Michigan, is dat TrueNorth naadloos samenwerkt met deep learning-algoritmen. Beide simuleren neurale netwerken diepgaand en genereren neuronen en synapsen “in de hersenen.” “De chip kan de opdrachten van het neurale netwerk efficiënt uitvoeren.” Hij heeft niet deelgenomen aan de proefrit, maar heeft de voortgang van de chip op de voet gevolgd.
Toch, TrueNorth is nog niet volledig gesynchroniseerd met deep learning-algoritmen. Echter, IBM heeft besloten externe onderzoekers te betrekken bij het verbeteren van de chip, omdat het nog op enige afstand ligt van de daadwerkelijke markt. Voor Modha, het was ook een noodzakelijk proces, zoals hij zei: “We moesten een solide basis leggen voor een grote transformatie.”
Het brein in de telefoon
Peter Diehl reisde onlangs naar China, maar om de een of andere reden weet je dat, zijn telefoon werkte niet met Google, en hij bracht kunstmatige intelligentie plotseling terug naar zijn oorspronkelijke vorm. Omdat het grootste deel van de cloud computing nu afhankelijk is van de servers van Google, dus zonder netwerk, alles is nutteloos.
Deep learning vereist een enorme hoeveelheid verwerkingskracht, die doorgaans wordt geleverd door gigantische datacenters, en onze telefoons zijn er meestal via internet mee verbonden. EchtNoord, anderzijds, kan op zijn minst een deel van zijn verwerkingskracht naar uw telefoon of ander apparaat verplaatsen, wat de frequentie van AI-gebruik aanzienlijk zou kunnen vergroten.
Maar om dit te begrijpen, je moet eerst begrijpen hoe deep learning werkt. Het werkt in twee fasen. Eerst, bedrijven als Google en Facebook moeten hun eigen neurale netwerken bouwen om specifieke taken uit te voeren. Als ze de mogelijkheid willen hebben om kattenfoto's automatisch te herkennen, ze moeten het neurale netwerk een aantal kattenfoto's laten zien. Dan, nadat het patroon is getraind, een ander neuraal netwerk moet deze taak uitvoeren. Wanneer u een foto maakt, het systeem moet bepalen of er katten in zitten, en TrueNorth bestaat om de tweede stap efficiënter te maken.
Zodra je het neurale netwerk hebt getraind, de chip kan u helpen het gigantische datacenter te omzeilen en direct naar de tweede stap te gaan. En omdat de chip van TrueNorth zo klein en energiezuinig is, het past in draagbare apparaten. Dit verhoogt de algehele efficiëntie omdat u de resultaten niet langer vanuit het datacenter via het netwerk hoeft te downloaden. Als het gepopulariseerd kan worden, het kan de druk op datacenters sterk verminderen. “Dit is de toekomst van de industrie, waar apparaten zelfstandig complexe taken kunnen uitvoeren.” “zei Mars.
Neuronen, axonen, synapsen en zenuwimpulsen
Google heeft onlangs geprobeerd neurale netwerken naar mobiele telefoons te brengen, maar Diehl denkt dat TrueNorth zijn rivalen ver vooruit is, omdat het meer aansluit bij deep learning. Elke chip kan miljoenen neuronen simuleren, en deze neuronen kunnen via elkaar met elkaar communiceren “synapsen in de hersenen.”
Dit is wat TrueNorth onderscheidt van vergelijkbare producten op de markt, zelfs vergeleken met grafische processors en FPgas hebben ze genoeg voordelen. Er kunnen zich TrueNorth-chips vormen “zenuwimpulsen,” vergelijkbaar met elektrische impulsen in de hersenen. Zenuwimpulsen kunnen een verandering in toon in iemands spraak laten zien, of een kleurverandering in een afbeelding. “Je kunt het zien als kleine boodschappen tussen neuronen.” Rodrigo Alvarez-Icaza, een van de hoofdontwerpers van de chip.
Hoewel die er zijn 5.4 miljard transistors op de chip, het stroomverbruik is slechts 70 milliwatt. Hoe zit het met standaard Intel-processors? Het heeft 1.2 miljard transistors, maar het stroomverbruik bereikt 35 naar 140 watt. Zelfs ARM-chips, die veel gebruikt worden in smartphones, verbruiken meerdere malen meer stroom dan TrueNorth-chips.
Natuurlijk, zodat de chip echt werkt, er is nieuwe software voor nodig, en dat is precies wat Diehl en andere ontwikkelaars tijdens de testrun hebben geprobeerd te doen. Met andere woorden, de ontwikkelaars zetten bestaande code om in een taal die de chip herkent en erin invoert, maar ze werken ook aan het schrijven van native code voor TrueNorth.
cadeau
Net als andere ontwikkelaars, Modha richt zich op het bespreken van TrueNorth op het gebied van biologie, zoals neuronen, axonen, synapsen, zenuwimpulsen, enzovoort. De chip bootst in sommige opzichten ongetwijfeld het menselijke zenuwstelsel na, maar het heeft nog steeds zijn beperkingen. “Dit soort discussies zijn vaak zeer voorzichtig. Tenslotte, Silicium is niet waar het menselijk brein van gemaakt is.” Chris Nicholson, mede-oprichter van een bedrijf genaamd Skymind.
Modha erkent deze beweringen. Toen hij met het project begon in 2008, met een $53.5 miljoen investering van Darpa (de onderzoeksafdeling van het Ministerie van Defensie), het doel was om een geheel nieuwe chip uit totaal verschillende materialen te bouwen en het menselijk brein te simuleren. Maar hij weet dat dit niet snel zal gebeuren, En “we kunnen de realiteit niet negeren op weg naar het nastreven van onze dromen,” zei hij.
In 2010, hij was bedlegerig vanwege de Mexicaanse griep, Gedurende deze tijd realiseerde hij zich dat de beste manier om het knelpunt te doorbreken was om te beginnen met de chipstructuur en een simulatie van de hersenen te realiseren.. “Je hebt geen zenuwcellen nodig om de basisfysica na te bootsen, scheikunde en biologie om de rekenkracht te verbeteren. We moeten flexibel genoeg zijn om steeds meer op het brein te gaan lijken.” ‘zei hij.
Dit is de TrueNorth-chip. Het is geen digitaal brein, maar het is een belangrijke stap op weg, en met de proefperiode van IBM, het plan ligt op schema. De hele machine bestaat eigenlijk uit 48 aparte machines, elk met een eigen TrueNorth-processor. Volgende week, met het proefdraaien voorbij, Modha en zijn team zullen de machine afbreken zodat onderzoekers deze mee naar huis kunnen nemen voor verder onderzoek. Mensen gebruiken technologie om de samenleving te veranderen, en deze onderzoekers vormen de ruggengraat van onze inspanningen.