Ερευνητικό πρόγραμμα θα προσομοιώσει τον ανθρώπινο εγκέφαλο με την χρήση 1 εκατ. πυρήνων ARM

18 Ιουλιου 2011
Posted in Επικαιρότητα

Ερευνητές από το Μάντσεστερ σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν σχεδόν ένα εκατομμύριο επεξεργαστικούς πυρήνες ARM, προκειμένου να μοντελοποιήσουν και να προσομοιώσουν το δίκτυο νευρώνων του ανθρώπινου εγκεφάλου. Το εγχείρημα με την ονομασία SpiNNaker θα έχει ως υπόβαθρο 50.000 περίπου επεξεργαστές ΑRM 968. Κάθε επεξεργαστής διαθέτει 18 πυρήνες και περίπου 100.000.000 τρανσίστορς.

"Το πλέον θεμελιώδες θετικό αποτέλεσμα του πειράματος αυτού είναι πως θα έχουμε μία γενική υπολογιστική πλατφόρμα η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε δοκιμές νέων θεωριών που αφορούν την ψυχολογία και την νευρολογία", δήλωσε ο Steve Furber, καθηγητής στο ICL.

O Steve Furber είχε συμμετάσχει στην σχεδίαση του Advanced RISC Machine (ARM) 32-bit επεξεργαστή, κατά την δεκαετία του 1980, πριν ακόμα η ARM εμφανιστεί στην αγορά πως αυτόνομη εταιρεία. Η επιλογή της ARM αρχιτεκτονικής έγινε γιατί έχουν χαμηλή κατανάλωση αλλά και γιατί ο επικεφαλής των ερευνητών γνωρίζει καλά τους συγκεκριμένους επεξεργαστές.

Προς το παρόν, οι ερευνητές δοκιμάζουν την σύνδεση τεσσάρων μόλις επεξεργαστών ARM οι οποίοι αθροίζουν 72 πυρήνες. Αν όλα πάνε καλά το επόμενο βήμα είναι η επέκταση στους 55 επεξεργαστές και 1000 περίπου πυρήνες, ενώ μέχρι το τέλος ελπίζουν πως θα φτάσουν τους 10.000 πυρήνες. Ο στόχος τους ενός εκατομμυρίου προγραμματίζεται για το τέλος του 2012.

Κάθε chip θα μιμείται τους ηλεκτρικούς παλμούς (spikes) τους οποίους δημιουργούν οι νευρώνες καθώς μεταβιβάζουν πληροφορίες.

"Ένας ηλεκτρικός παλμός είναι ένας παλμός σταθερής ενέργειας και έτσι η επικοινωνία βασίζεται στο ποιος νευρώνας τον έστειλε και πότε τον έστειλε", εξηγεί ο Furber.

"Όταν ένας επεξεργαστής που μοντελοποιεί έναν νευρώνα υπολογίζει τον παλμό του συγκεκριμένου νευρώνα, τότε στέλνει ένα αναγνωριστικό μεγέθους 32-bit, μέσω ενός πακέτου 40-bit, προς το τοπικό του δίκτυο. Τα υπόλοιπα τα αναλαμβάνει ένα chip-router το οποίο οδηγεί το πακέτο στον προορισμό του."

"Φανταστείτε πως η μηχανή που σχεδιάζουμε είναι ένα πελώριο FPGA (field-programmable gate array), όπου τα επιμέρους συνθετικά του μέρη δεν είναι λογικές πύλες αλλά νευρώνες", συνεχίζει ο Furber.

"Ο προγραμματισμός και η ρύθμιση αυτής της μηχανής είναι μία μεγάλη πρόκληση, από την άποψη του λογισμικού."

Για τον προγραμματισμό του υπερυπολογιστή οι ερευνητές χρησιμοποιούν την γλώσσα Python.

Η πλήρης μοντελοποίηση ολόκληρου του ανθρώπινου εγκεφάλου μάλλον αργεί ακόμα και αν πιστέψουμε γάλλους επιστήμονες κάτι τέτοιο θα μπορούσε να είναι δυνατό ή πιθανό να συμβεί γύρω στο 2013. Για να καταλάβουμε την απόσταση, το ανώτατο όριο προσομοίωσης νευρώνων του SpiNNaker είναι 4 δισεκατομμύρια ενώ ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει 100 δισεκατομμύρια νευρώνες.

Το ερευνητικό πρόγραμμα χρηματοδοτείται με 5 εκατομμύρια λίρες. Από αυτά τα 2,5 εκατομμύρια θα πάνε στο πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ ενώ τα υπόλοιπα θα μοιραστούν στα πανεπιστήμια του Σαουθάμπτον, του Κέιμπριτζ και του Σέφιλντ.

Πηγή: adslgr.com / zdnet.co.uk