Sammenliknet med hvor langt datateknologien er kommet, er det nesten utrolig hvor langt foran evolusjonen ennå ligger. Ikke bare på «maskinvaresiden», men også på «programvaresiden». (Bilde: Colourbox)

HJERNEN 2.0

Forbereder «hjernen 2.0»

Ingen har kommet lenger enn IBM i å lage datamaskiner som kan forstå meningen i tekst og bruke det til å svare på spørsmål. Det være seg i spørrekonkurranser eller noe mer nyttig, som til å lete seg gjennom enorme mengder litteratur om for eksempel kreft for å finne best mulig svar.

Skjønt Watson, som denne teknologien kalles, er mer programvare enn en datamaskin. Selve datamaskinen er bare et slags «kjøretøy» for den avanserte programvaren. Og det er ikke småtterier som trengs for å vinne i Jeopardy i konkurranse med de to amerikanske mesterne.

Tusenvis av prosessorkjerner og 16 TB i RAM måtte til for å hale i land seieren. Slikt krever enorme investeringer og altfor mange megawatt.

Les også: Her er din nye kreftlege

Inspirert av hjernen

De datamaskinene vi har i dag er egentlig bygget etter prinsippene som ble etablert av Alan Turing og John von Neuman på 30- og 40-tallet. Den største utviklingen i løpet av disse årene er at vi har byttet ut radiorør og og ferritkjernehukommelse med transistorer med silisiumbaserte integrerte kretser som prosessorer og DRAM.

Moderne datamaskiner er bra til sitt formål, men vi står overfor en lang rekke nye utfordringer der pattedyrenes hjerne kanskje er en bedre modell enn dagens prosessorer.

Men lett blir det ikke:

En menneskelig hjerne har 1011  neuroner, og minst 1014  synapser, det vi si koblinger mellom hjerneceller. Hele stasen får plass på et volum på rundt 1,5 liter og bruker bare 20 watt energi.

Sammenliknet med hvor langt datateknologien er kommet, er det nesten utrolig hvor langt foran evolusjonen ennå ligger. Ikke bare på «maskinvaresiden», men også på «programvaresiden».

Les også: Hvorfor stanser hjertet hos noen, og hva gjør et infarkt med hjertet?

Kognitivt system

IBM har satt seg fore å bruke naturens modell til å utvikle ny datateknologi. Silisium og og optiske fibre skal fremdeles være fundamentet. Ikke for å bygge en ny hjerne, men for å bygge en helt ny type datamaskin som er fundamentalt ulik dagens datamaskiner og som kan bringe teknologien over på en helt ny banehalvdel.

Prosjektet IBM jobber med heter typisk nok Synapse – Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics. Målet er å lage det man kaller et kognitivt system, eller et slags bevisst system som kan behandle sensorinntrykk, språk og kunnskap – ikke ulikt måten en hjerne jobber på.

Det å etablere mening i slike enorme sanntids datastrømmer er noe hjernen gjør med letthet, men som er en svært vanskelig oppgave, selv for de kraftigste superdatamaskiner.

Synapse-prosjektet som delvis finansieres av det amerikanske forsvarets organisasjon for avansert forskning Darpa – Defense Advanced Research Projects Agency. Den samme organisasjonen som i sin tid finansierte utviklingen av prosjektet som ble til internett.

Målet er ikke å lage en prosessor som erstatter menneskehjernen, men å bruke den som inspirasjon til neste generasjon «prosessor» slik at man kan prosessere informasjon mye raskere og billigere enn det er mulig med dagens arkitektur.

Les også: NTNU har en av verdens mest avanserte 3D-printere

Begrenset av bussen

Dagens datamaskiner er begrenset av arkitekturen som er bygget opp rundt varianter av en felles transportvei for dataene; bussen.

I motsetning til en hjerne vil ikke Synapse ha en databuss som ville vært et nåløye for behandlingen av enorme mengder ulike data. Systemet vil heller ikke ha noen klokke som tikker i GHz-fart. Dette er et asynkront system drevet av hendelser, og det gjør at strømlekkasjene blir mikroskopiske.

Selv om de første prototypene på den nye maskinvaren finnes, trengs den gamle verden som fødselshjelper for den nye.

IBM bruker superdatamaskiner for å simulere den nye arkitekturen og teste seg frem. Dagens maskin har 147.000 prosessorer, men det er langt fra nok til å simulere hjernen. I dag har de klart å simulere ti prosent av hjernen. Målet er å simulere hele hjernen innen 2019. Til det trengs det minst 800.000 prosessorer for ikke å snakke om programvare og algoritmer.

Den nye hjernesimulatoren.
IBM bruker superdatamaskiner for å simulere den nye arkitekturen og teste seg frem. Dagens maskin har 147.000 prosessorer, men det er langt fra nok til å simulere hjernen. I dag har de klart å simulere ti prosent av hjernen. Målet er å simulere hele hjernen innen 2019. Til det trengs det minst 800.000 prosessorer for ikke å snakke om programvare og algoritmer.Den nye hjernesimulatoren. Lina Merit Jacobsen

Les også: Oslo-firma kan revolusjonere bruk av pc og mobil

Bygger hjerneprosessor

Det er hjernens neuroner som er modellen for den nye mikroelektronikken IBM er i ferd med å bygge.

De nye kunstige neuronene, informasjonsknutepunktene, kobles sammen med kunstige synapser i form av både elektriske og optiske prinsipper. Både elektroner og fotoner skal gjøre tjeneste i den nye verden.

En viktig forskjell mellom dagens datamaskiner og Synapse er måten informasjon representeres på. Dette er ikke lenger strømmer av ettall og nuller, men utbrudd av aktivitet.

Den første neurosynaptiske kretsen som kan gjenskape måten neuroner er koblet sammen med synapser, og hvordan de fyrer av aktivitet, har veldig beskjedne 256 neuroner.

Først i 2020 tror de den er utviklet så langt at den kan benyttes i kombinasjon med tradisjonelle datasystemer. Etter det kan det ta både fem og ti år før man har den første prototypen av en ren kunstig hjerne.

IBMs forskere har simulert deler av hjernens funksjon i en superdatamaskin, og modellen de har bygget ser ut til å fungere bra.

Det betyr at forskerne vet hvor de skal, men det er langt frem. Likevel er gevinstene enorme om de lykkes. Slike datasystemer vil revolusjonere helse, miljø, energi og ikke minst utviklingen av fundamentalt ny kunnskap.

Hovedkilde: Sjefteknolog Martin Ringel i IBM

Les også:

Norges mest lovende teknologier

Intel vil inn i mobiler og nettbrett

Lager pistol med 3D-printer