مقایسه قابلیت تراشه‌ها با مغز انسان

این پروژه تحقیقاتی مراحل آماده‌سازی را برای رسیدن به هدف بزرگ خود یعنی دستیابی به هوش مصنوعی انسان گونه (human –like artificial intelligence) می‌گذراند. IBM این طرح را به عنوان قسمتی از پروژه‌ای به نام دارپا (DARPA) مطرح کرده و نام سیناپس (SyNAPSE) یا سیستم‌های وابسته به شکل‌شناسی سلسله اعصاب پلاستیک الکترونیک قابل سنجش تطبیق‌پذیر را برای فناوری آن انتخاب کرده و بر همین اساس این تراشه‌های دارای هوش مصنوعی انسان گونه را neurosynaptic computing chip نامیده که از ویژگی یک هسته (core) سیلیکونی با قابلیت دیجیتال تقلید از نرون‌ها (سلول‌های عصبی) مغز و سیناپس (محل‌های برخورد تماس 2 عصب) و سلسله اعصاب برخوردار است.

دانشمندان و محققان برای دستیابی به این هدف، دست به یک حرکت مهیج زده و طراحی آن را از رایانه‌های سنتی متداول von Neumann ـ که معماری آن حافظه داخلی را توسط یک کانال منفرد داده با یک پردازنده مرتبط می‌سازد ـ الهام گرفته و پیاده‌سازی کرده‌اند.

این ساختار که مخصوصا از جهت مصرف انرژی چندان مؤثر و کارا هم نیست، امکان انتقال داده را در نرخ‌های محدود، اما بالا فراهم می‌سازد و در سیستم‌های سطح بالای پیچیده و پیشرفته کاربرد دارد. IBM در روش خود به جای این کار، حافظه را مستقیما در داخل پردازنده تعبیه کرده و در طراحی که نزدیک به ساختار ادراکی مغز انسان است، پیوندی را بین سخت‌افزار و نرم‌افزار برقرار کرده است.

البته این امر سرعت انتقال داده را بشدت محدود کرده، اما سیستم را قادر می‌سازد تا فرآیندهای پردازش متعددی را به صورت موازی با هم (بسیار شبیه به آنچه در مغز انسان اتفاق می‌افتد) با به حداقل رساندن مصرف برق به اجرا درآورد. تاکید این شرکت بر این است که این تراشه‌ها را نمی‌توان مانند سلول‌های عصبی مغز زنده دانست، آنها ازمدارهای سیلیکونی دیجیتال ساخته شده‌اند که طراحی آنها از معماری سلول‌های زنده عصبی الهام گرفته است.

فناوری آن از سیلیکون 45 نانومتری است که روی مقر نیمه‌هادی از جنس مکمل اکسید فلزی عایق بندی شده است. طبق ادعای این شرکت، در این فناوری هیچ فرآیند خاصی به کار برده نشده و تولید تراشه با فرآیندهای بسیار عادی مرسوم و متداول صورت گرفته است. یکی از 2 هسته این تراشه‌ها از 262144 سیناپس قابل برنامه‌ریزی تشکیل شده است و دیگری متشکل از 65536 سیناپس با قابلیت یادگیری است.

اخیرا این شرکت با به نمایش گذاشتن 2 نمونه اولیه از این تراشه‌ها که دارای توانایی جهت‌یابی، هدایت، تشخیص الگوها، دیدگاه ماشینی، حافظه اشتراکی (جایی برای یادگیری در کنار دیگر دانسته‌های پیشین شما) و طبقه‌بندی اشیاست، توسط تیم متخصصان IBM با موفقیت آزمایش‌های مربوط را پشت سر گذاشته‌اند، بخوبی قدرت نمایی کرده است.

IBM می‌خواهد با ساخت یک رایانه دارای 10 میلیارد سلول عصبی (نرون) و 100 میلیون سیناپس قابل برنامه‌ریزی مصنوعی که به نیرومندی مغز انسان است، به وسیله آمیختن و به هم پیوستن هسته‌های پردازشی، سیستمی متشکل از سخت‌افزار و نرم‌افزار کاملا تعبیه شده را خلق کند. سیستم کاملی به این شکل، یک کیلووات مصرف برق داشته و فضایی حدود 2 لیتر (درست به اندازه حجم مغز انسان) را اشغال می‌کند. این در حالی است که سریع‌ترین ابر رایانه IBM به نام Blue Gene در مقام مقایسه با آن، 147546 پردازنده، بیش از 144 ترابایت حافظه داشته، فضای عظیمی را اشغال کرده و بیش از 2 مگاوات مصرف برق دارد. برنامه سیناپس با درگیر کردن 6 آزمایشگاه IBM، 4 دانشگاه (کورنل، دانشگاه ویسکانسین، دانشگاه کالیفرنیا و مرسد)و تعدادی از محققان دولتی آمریکا، مجموعا 21 میلیون دلار هزینه برداشته است.

به گفته IBM این رایانه دارای هوش مصنوعی شبه انسانی می‌تواند وظایفی را که انجام آنها برای رایانه‌های سنتی بسیار سخت یا غیر ممکن است، انجام دهد. مثلا قادر است ذخیره آب کل جهان را از طریق شبکه‌ای از حسگرها (سنسور) و موتورهای مینیاتوری زیر نظر داشته باشد، با ضبط و گزارش داده‌هایی مانند درجه حرارت، فشار، ارتفاع امواج، اطلاعات آوا شنودی و جزر و مد اقیانوس‌ها مانیتور کند سپس اگر زلزله‌ای نیز اتفاق بیفتد، می‌تواند حتی وقوع سونامی را پیش بینی و هشدارهای لازم را ارائه کند.

حتی مسوولان فروشگاه‌های مواد غذایی می‌توانند با به دست کردن دستکش‌های مجهز به ادوات خاص، با کنترل ظاهر، بو، بافت و حرارت، مواد غذایی آلوده و فاسد را تشخیص دهند. همچنین قادر است با تحلیل داده‌های ترافیک، تقاطع‌های خطرناکی را که احتمال تصادف زیاد در آنها وجود دارد، مشخص کند.

هدف این شرکت در درازمدت این است که تراشه‌های بسیارکوچک و کم‌مصرف‌تری را که توانایی یادگیری و تجزیه و تحلیل حجم بیشتری از داده‌های پیچیده را داشته باشند، تولید و ارائه کند.

جواد ودودزاده

منابع: