Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: Počítače jako (naše) mozky
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Atraktivní projekty: Počítače jako (naše) mozky

Nic není dokonalejšího než lidský mozek. A proto se lidé snaží vymyslet stroj, který by se mu přiblížil.

Už několik desetiletí žijeme ve světě počítačů – pomáhají nám řídit a třídit náš svět a nás v něm. Za ta léta zevšedněly a ve zpravodajství z vědy a techniky hrají dnes prim jiné celebrity, jako například 3D tiskárny nebo aplikace do chytrých telefonů. Ovšem počítače pěkně uklizené v pozadí vládnou nenápadně, ale rozhodně. A občas o nich problesknou v mezinárodních médiích zajímavé zprávy, jako tomu bylo letos v létě.

Senzace pod názvem True North

Vědci ze společnosti IBM popsali společně s experty z Cornell University v renomovaném časopisu Science na světě první plně funkční neurosynaptický a sériově vyráběný počítačový čip inspirovaný architekturou lidského mozku. Obsahuje 1 milion programovatelných neuronů a 256 milionů synapsí. Díky tomu je tento čip se svými 5,4 miliardy tranzistorů a 4 096 neurosynaptickými procesorovými jádry na ploše velikosti poštovní známky považován za senzaci. Stačí mu 175 000krát méně energie než konvenčním čipům a 700krát méně než speciálním čipům pro neuronové sítě. Provoz vyžaduje jen 70 miliwattů, tedy výrazně méně než současné běžné mikroprocesory.


Kdy dosáhne počítač kvality lidského mozku? Možná do šesti let!

Kognitivní procesy

Čip tedy představuje zásadní průlom na cestě k počítačovým kognitivním systémům.

Připomeňme si, že kognitivní (poznávací) funkce jsou jednou z hlavních oblastí lidské psychiky, jejich centra jsou uložena v různých částech mozku. Prostřednictvím těchto funkcí vnímáme svět kolem sebe, můžeme se učit, pamatovat si a přizpůsobovat se stále se měnícím podmínkám okolního prostředí. Zahrnují však kromě paměti i koncentraci, pozornost, řečové funkce, rychlost myšlení, schopnost pochopení informací a tedy i jejich posouzení, což je výchozí předpoklad pro řešení problémů, plánování a organizování.

Lidský mozek (encephalon) je řídící a integrační orgán nervové soustavy člověka. Řídí a kontroluje veškeré tělesné funkce, jako je činnost srdce, trávení, pohyb, řeč, ale i samotné myšlení, paměť či vnímání emocí.

Kognitivní počítačové čipy představují zcela novou třídu procesorů, jež podstatně využívají schopnost lidského mozku. Umožňují vývoj samoučících se počítačů, jež budou mnohonásobně výkonnější a kompaktnější než dnešní systémy. Přes intenzivní práce ovšem stále existuje hluboká propast mezi současnými počítači a lidským mozkem. Ať už se to týká spotřeby energie nebo výkonu.

Počítačová architektura

Nová architektura má k dispozici prostřednictvím dvoudimenzionální sítě celkem 4 096 digitálních, neurosynaptických procesorových jader. Každé obsahuje paměť, počítačovou jednotku a komunikační modul. Jednotlivé čipy se dají propojovat a v budoucnu budou vytvářet báze pro neurosynaptický superpočítač.
Výzkumníci využili při výrobě čipu 28nanometrovou technologii firmy Samsung. A korejský elektronický gigant neskrýval nadšení, že takřka magický čip vytvořili s technologií běžnou při výrobě komerčně dostupné mobilní elektroniky. Podle vedení Samsungu jde o velký zvrat v tvorbě architektury čipů, který by měl ovlivnit budoucnost. Má prý moc změnit celou civilizaci, podobně jako ji změnily třeba mobilní telefony.

Miliardy pro budoucnost

Dr. Dharmendra S. Modha, vedoucí vědeckého týmu IBM pro vývoj počítačů inspirovaných lidským mozkem, představil první generaci takových čipů už v roce 2011, takže nyní jde už o generaci druhou. Náklady na takový výzkum jsou obrovské. A jak už to při podobných projektech bývá, stojí za ním vojáci. Není proto divu, že IBM podporuje Pentagon.


Obr. 2: IBM Watson Group sídlí na Astorově náměstí v New Yorku, jemuž se přezdívá „Silicon Alley“

Agentura amerického ministerstva obrany DARPA (Defense Advanced Research Projects) už do projektu od roku 2008 investovala 53 milionů dolarů. Kromě newyorské Cornellovy technické univerzity se na řešení podílí také švýcarská společnost iniLabs vyčleněná z Ústavu pro neuroinformatiku ETH v Curychu.
„Energie je ve vývoji největší překážkou,“ řekl Horst Simon z Lawrence Berkeley National Laboratory, výzkumného zařízení, které je jedním z hlavních uživatelů superpočítačů, když komentoval senzační zveřejnění. „Tento čip je dokladem toho, že stojíme před zásadní změnou počítačové architektury.“

Dr. Dharmendra S. Modha chlácholí ostatní výzkumníky ujištěním, že novinka nemá nahradit současné počítače, ale rozšířit jejich možnosti. Mezi nejatraktivnější patří použití takového čipu v superpočítačích na plovoucím zařízení, jež by sledovalo například tsunami a jiné jevy na mořích a oceánech.

„Máme obrovské komerční ambice,“ řekl dr. Modha bez obalu. Čip totiž ovlivní vývoj v oblasti nejen mobilní komunikace, ale i cloudů a senzorů.

Jiní odborníci však říkají, že je ještě příliš brzy na to říci, kdo má v závodě o vývoj nových čipů náskok. Jedním z nich je Jeff Hawkins, spoluzakladatel firmy Numenta, který vytváří hardware a software založený na studiu lidského mozku. Hawkins se domnívá, že dvoudimenzionální čipy, jako Truth Nord, jsou předzvěstí jiných řešení, jež napodobují mozková spojení mnohem lépe. Bude se prý muset absolvovat ještě „dlouhotrvající proces“, než se dosáhne vytyčeného cíle. Někteří zase předpovídají, že se počítače odpovídajícího lidskému mozku dočkáme v roce 2020.

Blesk v pravou chvíli

Bez zajímavosti není ani načasování zprávy o průkopnickém čipu. Akcionáři IBM už od začátku roku ztráceli nervy s ekonomickými ukazateli koncernu. A tak jako blesk z čistého nebe přišla informace o úspěšném vývoji, který by měl přinést pořádný zisk.


Společnost International Business Machines (IBM), přezdívanou Big Blue neboli Velká modrá, založil Thomas J. Watson a jeho jméno nese inteligentní systém, který patří mezi divy současného světa.

Podle odhadu nezávislých ekonomů se totiž ztráty IBM z výroby čipů hromadí ročně ve výši nejméně 1,5 miliardy dolarů. Proto se IBM rozhodla tohoto sektoru zbavit a dokonce jej věnovat s tučnou odměnou ve výši 1 miliardy dolarů. Zájem měla společnost Globalfoundries, ale požadovala věno vyšší – dokonce 2 miliardy dolarů. Za takovou kulatou sumičku byla ochotna zbavit IBM problému. To se však vedení IBM zdálo přece jen příliš ponižující.

Ovšem odprodeji dalších segmentů se IBM nebrání. Už oznámila prodej divize levných počítačů x86 serverů čínskému Lenovu za 2,3 miliardy dolarů. Nyní americké úřady tuto transakci schválily. Čekání na povolení bylo napínavé, protože panovala obava z možných bezpečnostních rizik. Na druhé straně hrál roli také fakt, že IBM už před deseti lety prodala této čínské firmě svou divizi výroby osobních počítačů. Lenovo za ni zaplatilo 1,75 miliardy dolarů a díky tomu se stalo největším dodavatelem počítačů na světě.

Miliardy do investic

Výkonná ředitelka IBM Virginia Rometty se snaží dosáhnout prostřednictvím prodeje ztrátových podniků cíle stanovené pro rok 2015, kdy chce vykázat zisk. Zbavuje se výroby hardwaru a zaměřuje se na segment s vyšší marží, tedy na software. Letos na začátku července znovu potvrdila, že bez ohledu na plánovaný prodej výroby čipů bude IBM i nadále aktivní ve výzkumu v oblasti polovodičů. V příštích pěti letech mají investice dosáhnout 3 miliard dolarů. Těžiště bude spočívat ve vývoji menších a výkonnějších čipů pro mainframe, energetických systémů a technologií Watson.

Thomas J. Watson byl zakladatel společnosti IBM a stál v jejím čele 42 let. Jeho jméno nese počítačový program ze sféry umělé inteligence. IBM jej vyvinula, aby odpovídal na otázky, jež se mu zadávají v normální řeči. První senzační prezentaci zažil tento systém před třemi lety v televizní vědomostní kvizové soutěži Jeopardy se dvěma lidskými protivníky, kteří předtím podobné soutěže několikrát vyhráli. Tentokrát vyhrál počítač Watson.

Od té doby se mnohé změnilo. Jeho rychlost se zvýšila 24krát, jeho výkonnost vzrostla o 2 400 procent a rozměry se zmenšily se o 90 procent!

Tento inteligentní software s 90 servery se dál rozvíjí. IBM letos oznámila, že do jeho vývoje investuje další 1 miliardu dolarů. Tak vznikla v New Yorku skupina Watson Group s 2 000 zaměstnanci. Jako jeden z prvních úkolů dostali spolupráci s nemocnicí Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC), jež patří ve světě k nejuznávanějším v oblasti léčení rakoviny.

Bez přehánění můžeme konstatovat, že tento vývoj znamená základní obrat v historii digitálního zpracování dat a jsme zase o krok blíž inteligentnímu dialogu člověka se strojem.

Karel Sedláček

Sedlacek.Kar@seznam.cz

Další články

Výzkum/ vývoj
Elektrotechnika a regulace

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: