تزود شركة IBM الحكومة الأمريكية بحاسوب عملاق مستوحى من الدماغ البشري

يمهد التقدم التكنولوجي في مجال هندسة شرائح الكمبيوتر الطريق لجيل جديد من الأنظمة المعرفية

ستقوم شركة IBM بتزويد مختبر أبحاث لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا بمنصة حاسوب عملاقة هي الأولى من نوعها والتي تستمد الإلهام من بنية الدماغ البشري وهي مصممة لمهام التعلم العميق. ويعتمد النظام، الذي طورته مختبرات أبحاث شركة IBM، على طفرة تكنولوجية على شكل شريحة كمبيوتر عصبية متشابكة، تسمى "IBM TrueNorth". المنصة قابلة للتطوير، وهي قادرة على التعامل مع حجم معالجة يعادل 16 مليون خلية عصبية وأربعة مليارات وصلة متشابكة - في حين تستهلك كهرباء مماثلة لتلك التي يستهلكها الكمبيوتر اللوحي: 2.5 واط من الكهرباء لكل 16 شريحة TrueNorth. ويتيح هيكل الشريحة، المستوحى من بنية الدماغ البشري، أداء المهام المعرفية المعقدة مثل التعرف على الأنماط، والمعالجة المتكاملة للمعلومات ذات الطبيعة الحسية، مثل الرؤية أو السمع، بطريقة أكثر كفاءة بشكل ملحوظ. بطريقة من رقائق الكمبيوتر التقليدية.
سيتم استخدام النظام الجديد للبحث عن قدرات حوسبة جديدة في مجالات نشاط وكالة الأمن النووي (NNSA) في مجال الأمن السيبراني والردع لمنع انتشار الأسلحة النووية. كجزء من ASC، برنامج المحاكاة المتقدم التابع لـ NNSA، سيتم اختبار التطبيقات في مجالات التعلم الآلي وخوارزميات التعلم العميق والبنى المناسبة - بالإضافة إلى التطبيقات في مجالات الحوسبة الأكثر عمومية. يشكل ASC أساس الخطة المركزية لإدارة الأمن النووي لأمن الأنظمة النووية الأمريكية واستعداد مجموعة الأسلحة النووية - دون استخدام التجارب الذرية تحت الأرض.
وفقا لجيم برايس، نائب مدير مختبرات لورانس ليفرمور لعلوم الكمبيوتر، "إن أنظمة الحوسبة ذات البنية المورفولوجية المشابهة لبنية الجهاز العصبي تقدم إمكانيات جديدة ومثيرة، والتي تتوافق مع الطريقة التي نرى بها مستقبل الحوسبة عالية الأداء و المحاكاة الحاسوبية. إن القدرات المحتملة التي توفرها هذه الأنظمة، والذكاء الآلي الذي ستمكنه، ستغير طريقة إجراء البحث العلمي."
تشكل التكنولوجيا الجديدة تغييرا جوهريا في طريقة تصميم أجهزة الكمبيوتر، على حد علمنا بها في السبعين عاما الماضية - وربما تكون عنصرا أساسيا في تطوير الجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر العملاقة، والتي سوف تكون قادرة على لإجراء المعالجة على مقياس إكساسكيل: سرعة أسرع بخمسين مرة، أو حجمين من حيث الحجم، مقارنة بأسرع الأنظمة العاملة اليوم، بمعدلات بيتافلوب: كوادريليون عملية فاصلة عائمة في الثانية. مثل الدماغ البشري، تتطلب أنظمة التشابك العصبي أيضًا إمدادًا تيارًا منخفضًا للغاية، وحجمًا أصغر بكثير.
ووفقا لمايكل مكوي، مدير برنامج محاكاة الأسلحة النووية في مختبرات لورانس ليفرمور، فإن "الاستهلاك الحالي المنخفض للمعالجات المبنية مستوحاة من الدماغ البشري يعكس جيدا الطموح في صناعة الحوسبة لتقليل استهلاك الطاقة لجميع المكونات التي سيتم تصنيعها". مدمجة في الأنظمة المستقبلية."
ويقدر دارميندرا مودا، كبير العلماء في مجال الحوسبة المستوحاة من الدماغ البشري في مختبرات أبحاث آي بي إم في إلمدن، أن "توفير هذه المنصة المتقدمة يعد علامة فارقة، ويمثل نقطة الدخول إلى عصر جديد من الحوسبة المعرفية. نحن نقدر العلاقة مع المختبر الوطني، وفي الواقع، حتى قبل إنتاج النظام الجديد، أجرينا عمليات محاكاة له على الكمبيوتر العملاق سيكويا، الذي صنعته شركة IBM، والذي يعمل بالفعل في المختبر. وسيؤدي هذا التعاون إلى تطوير مجال أنظمة الحوسبة في الهندسة المعمارية المستوحاة من العقل البشري، وسيسمح لنا بتقديم قدرات غير مسبوقة في المستقبل - مع تقليل تكاليف الشراء والتشغيل والبرمجة."
تشتمل كل شريحة TrueNorth على 5.4 مليون ترانزستور، مما يشكل شبكة مكونة من مليون خلية عصبية رقمية تتواصل مع بعضها البعض من خلال 256 مليون مشبك إلكتروني. تعمل الشريحة بجهد 0.8 فولت، وتستهلك 70 مللي واط لتشغيل التطبيقات في الوقت الفعلي، مما يوفر 46 جيجابايت من العمليات المتشابكة في الثانية. يعد هذا استهلاكًا أقل للتيار بعدة أوامر مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية التي تعمل على شبكة عصبية مماثلة. تم تطوير رقائق TrueNorth في الأصل كجزء من برنامج SyNAPSE التابع لوكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة الأمريكية DARPA، بالتعاون مع جامعة كورنيل.
وكجزء من الاتفاقية مع شركة IBM، ستحصل مختبرات لورانس ليفرمور على نظام حاسوبي يحتوي على 16 شريحة TrueNorth، أي ما يعادل 16 مليون خلية عصبية وأربعة مليارات نقطة تشابك عصبي. وستحظى المختبرات أيضًا ببيئة شاملة ومتكاملة تساعد في بناء وتصميم آلات عالية الكفاءة تعمل بطريقة مشابهة لقدرة الدماغ البشري على الإدراك والفهم والعمل في العملية المعرفية. وتشمل البيئة البيئية المحيطة بالحاسوب الجديد جهاز محاكاة، ولغة برمجة مخصصة، وبيئة برمجة متكاملة، ومكتبة من الخوارزميات والتطبيقات، والبرامج الثابتة، وأدوات بناء الشبكات العصبية لتطبيقات التعلم العميق، وبرنامج تدريبي، وقدرات العمل السحابي.