Malá destička s neuročipy simuluje milion lidských neuronů

Na malé destičce o velikosti iPadu se nachází soustava speciálních hardwarových čipů, které jsou schopné simulovat milion neuronů a miliardu synapsí. To vše s velmi nízkou spotřebou. Cena vašeho mozku se snižuje.

V současnosti již běží několik větších projektů zaměřených na výzkum a simulaci mozku a jeho vlastností pomocí elektronických čipů. I když jsme schopni simulovat neurony a konfigurovatelné synapse pomocí software, taková cesta je neefektivní z pohledu výkonu i spotřeby. Řešením je tak přímá tvorba hardwarových čipů, které budou tyto základní prvky naše mozku simulovat rychle a efektivně.

TIP: Začíná největší projekt tvorby simulace lidského mozku

Zatím největší projekt v dějinách lidstva je Human Brain Project, který bude trvat několik příštích let, ale i menší vědecké týmy se snaží vytvářet nástroje a hardware, který je schopen efektivně simulovat neuronovou síť mozku. Jedním takovým je právě Neurogrid, který už je ve funkčním prototypu.

Neurogrid: 16 čipů Neurocore na jedné destičce

Vědci ze Stanfordu dokázali vytvořit efektivní čipy, které simulují neurony a synapse v zatím v nejlepší podobě z pohledu výkonu, spotřeby a velikosti. Na desce o velikosti iPadu se nachází celkem 16 specializovaných čipů Neurocore. Jeden takový čip obsahuje 65 536 elektronických neuronů a tisíckrát více synapsí.

Klepněte pro větší obrázek
Deska Neurogrid s 16 čipy neurocore simuluje milion neuronů a miliardu synpasí se spotřebou pouze 5 W

Celá základní deska Neurogrid tak dokáže simulovat dohromady jeden milion neuronů a miliardu synapsí. Pro srovnání – náš mozek má přibližně 80 000× větší počet neuronů i synapsí.

I když jsou čipy Neurocore vyráběné 15 let starou výrobní technologií, jsou stále 100 000× efektivnější v rámci poměru výkonu a spotřeby než simulace takového počtu neuronů a synapsí na běžném počítači pomocí softwaru. Spotřeba celé karty je totiž pouze 5 W.

Úžasná efektivita? Ano, ale ve srovnání s naším biologickým superpočítačem na ramenou je to stále málo.

Cena půjde dolů

I když je Neurogrid nesrovnatelně úspornější než simulace na běžném počítači, pokud tuto soustavu čipů srovnáme s lidským mozkem, tak je znát stále velká propast. Náš mozek obsahuje 80 000× více neuronů a synapsí, jeho spotřeba je ale pouze třikrát vyšší. Miliardy let vývoje zkrátka znamenají skvělou efektivitu.

Klepněte pro větší obrázek
Deska i čipy jsou zatím ve fázi prototypu, cena by s moderní výrobní technologií měla být 400 dolarů

Prototyp desky s 16 čipy má současnou cenu 40 000 dolarů (přibližně 800 000 Kč), nesmíme ale zapomínat, že se zatím vyrábí starou technologií. Vědci tak počítají s tím, že přechodem na moderní výrobní technologie v oblasti kolem 20 nm, bude možné tuto cenu srazit minimálně stokrát, čímž se dostaneme na přibližně 400 dolarů (8 000 Kč). Taková by měla být v nejbližší době cena za jeden milion neuronů a miliardu synapsí.

Příchod neuroakcelerátorů a levných mozků

Uměla inteligence je technologie budoucnosti, která prostoupí všemi segmenty, které si lze představit. Všude kde je potřeba inteligence a v současnosti tuto pozici třeba zastává člověk, bude nahrazena podle náročnosti. Čím jednodušší úkoly, tím dříve je bude možné zpracovat pomocí umělé inteligence běžící efektivně třeba v rámci malého a levného čipu.

Ať už jde o Google auto bez řidiče, nebo různé roboty zamřené na různé úkoly či třeba virtuální asistentky v mobilních telefonech schopné za vás přepsat/přeložit váš mluvený text nebo odpovědět na jakoukoli otázku – všude bude stále více vládnout umělá inteligence, která bude levnější a lepší než lidský mozek.

Vzhledem k celkem předvídatelnému technologickému vývoji, který už desítky let znamená tisícinásobné zvýšení výkonu během přibližně deseti let, lze i v tomto případě odhadnout i vývoj a cenu do budoucna.


Klepněte pro větší obrázek
Výkon, kapacita a další technologické parametry se zlepšují tisíckrát během každých desetl let.

Pokud v současnosti je možné mít milion neuronů a miliardu synapsí za 8 000 korun, za deset let, tedy v roce 2024 bude za stejnou cenu tisíckrát více – miliarda neuronů a bilion synapsí (spíše i více, nemusí jít o konkrétní počet, ale spíše celkový výkon). A to už je pouze stokrát méně, než má lidský mozek.

Při specializaci na určitou oblast bude tolik neuronů už bez problému porážet člověka v jakýchkoli specializovaných úkolech. I když asi nelze odhadnout přesná čísla rozložení dané specializace v lidském mozku – ve smyslu, že miliarda neuronů se například stará o životní funkce, pět miliard neuronů o rozpoznávání objektů a zpracování signálů z očí a dalších senzorů a podobně, určitě rozdělení v rámci celé neuronové sítě existuje. Jednotlivé oblasti mozku, které se například starají o řeč, pohyb končetin nebo logiku už jsou známé poměrně dávno.

Bude náš mozek vůbec konkurenceschopný? Pravděpodobně pouze pro komplexnější a kreativní úkoly. Ale ne na dlouho. I když ponecháme cenu 8 000 Kč za miliardu neuronů v roce 2024, bude se v té době jednat o velikost menší než jeden čip. Datacentra společností jako Google, Facebook nebo Apple budou moci mít takových čipů miliony a poskytovat tak obří inteligenci klidně i zadarmo.

TIP: Výpočetní výkon: od mozku až k superpočítačům

I když lze předpokládat, že část těchto hardwarových neuronových sítí bude v roce 2024 už součástí hybridních čipů (stejně jako došlo k integraci koprocesoru, grafiky, řadičů a dalších částí do jednoho čipu), určitě bude hlavní výkon poskytován v cloudu.

Máte strach? To je dobře. Připravte se na budoucnost, kdy staré dovednosti nebudou mít žádnou cenu. Učte se stále nové věci a mějte komplexní znalosti. Používejte moderní technologie k rozšíření vlastních schopností.

Témata článku: Hardware, Technologie, Umělá inteligence, Neuronová síť, Neuron, Synapse

53 komentářů

Nejnovější komentáře

  • Tomáš Růžička 4. 5. 2014 10:55:07
    Navrhuji jednou destičkou nahradit celou poslaneckou sněmovnu. Počet...
  • Vestor 4. 5. 2014 0:02:00
    Umělá inteligence v některých oborech už dávno zvítězila, například na...
  • Petr Rezek 3. 5. 2014 23:05:20
    Umělá inteligence a umělá neuronová síť spolu mají podobný vztah, jako...
Určitě si přečtěte

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

** Gary Kildall pochopil, že levné výpočetní čipy mohou posloužit jako univerzální počítače pro všechny ** Připravil pro ně proto první operační systém ** Později mu systém vyfoukl Microsoft a nazval ho MS DOS

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 57

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

** Už je to tady, lidé přestávají chápat počítače ** Systémy neuronových sítí začínají pracovat tak, že ani jejich tvůrci přesně neví, co se uvnitř děje ** Do budoucna to může být závažný problém

24.  4.  2017 | Jakub Čížek | 112

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

** Slavný osmibitový počítač Sinclair ZX Spectrum byl uveden právě před 35 lety ** Připomeňte si tento průkopnický počítač v tematických článcích ** Podívejte se, jak funguje dnes

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 13

Acer chrlí novinky: levný a tenký Predator, nové Switche a další notebooky

Acer chrlí novinky: levný a tenký Predator, nové Switche a další notebooky

** Acer na konferenci v New Yorku představil velkou spoustu novinek z oblasti počítačů, notebooků i monitorů ** Notebookové novinky se dotkly řad Predator, Swift, Switch i Aspire ** Herní notebooky dostaly nový typ chlazení

Včera | Karel Javůrek | 7

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

** David si nedokáže představit práci bez dvou a více monitorů ** Kubovi naopak stačí jeden a ve více displejích se ztrácí ** Jaký přístup je lepší?

23.  4.  2017 | Jakub Čížek | 59


Aktuální číslo časopisu Computer

Supertéma: moderní cestování

Kdy opravdu přijdou nové baterie?

Velké testy: 6 herních notebooků a 8 volantů

Recenze: AMD Ryzen řady 5