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#Persone
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Il giorno che ha cambiato tutto per il pioniere di calcolo conoscitivo Dharmendra Modha
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Quello è il giorno che tutto ha cambiato per il Dott. Dharmendra Modha.
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La maggior parte della gente non ricorda il giorno che esatto abbiano realizzato che cosa hanno voluto fare con il resto delle loro vite. Forse era un giorno croccante dell'autunno a metà strada attraverso High School, o istituto universitario o persino scuola secondaria.
Ma quello non è l'argomento per Modha. Il suo «giorno» era il 16 luglio 2004 e lo ricorda vivo.
Da ora al 2004, Modha era già bene sul suo modo di essere considerata un pioniere di calcolo. Ha fatto parte di IBM dopo la ricezione del suo celibe dall'istituto di tecnologia dell'India nell'informatica e nel suo Ph.D. in ingegneria di calcolo elettrotecnica all'università di California, San Diego.
Una volta ad IBM, Modha ha una serie di progetti estremamente riusciti. Ha inventato un codice che è entrato in ogni unità disco di IBM; ha inventato gli algoritmi per prevedere i dati in decine di migliaia di dimensioni, che finalmente hanno stato bene alla parte di Watson; ed ha inventato nascondere gli algoritmi per i grandi sistemi di memorizzazione, che ha generato miliardi di dollari per IBM nel corso degli anni.
«Ma d'altra parte, ho diventare acutamente cosciente della finitudine di vita,» Modha ho ricordato alla rivista di R & S. «Ho voluto fare qualcosa che potrebbe avere un effetto paradigma-mobile sul campo di computazione. Qualcosa che faccia meglio il mondo in un senso profondo. Ma ha dovuto avere forse appena un nastro della probabilità di lavoro. Molto un ad alto rischio, progetto di alto-influenza.»
Dopo avere meditato per un anno su cui da fare dopo, Modha ha fornito appena che cosa ha voluto- l'idea pazza e quasi impossibile costruire da un computer ispirato da cervello.
Ma, può qualcuno realmente costruire un computer ispirato dal cervello? Dopo tutto, il cervello umano si vanta circa 100 trilione (1014) sinapsi e 100 miliardo (1011) neuroni che infornano dovunque cinque - 50 volte al secondo.
Il punto non era mai di fare concorrenza ai computer attuali, Modha spiega. «Era sempre, come possiamo complementare gli odierni computer?»
La computazione conoscitiva, o la computazione ispirata da cervello, tende emula le abilità del cervello umano per la percezione, l'azione e la cognizione. I computer tradizionali sono simbolici, veloci e sequenziali con un fuoco sulla lingua ed il pensare-molto analitico come il cervello sinistro.
I chip neurosynaptic Modha e la sua progettazione del gruppo sono molto più simile al cervello-lento giusto, sintetico, capace di indirizzo dei cinque sensi come pure riconoscimento di forme.
Le odierne TrueNorth-caratteristiche chip-chiamate 1 milione neuroni, 256 milione sinapsi, consuma 17 milliwatt di potere ed è di circa 4 centimetri quadrati nella dimensione.
Sulla base di un algoritmo innovatore pubblicato appena a settembre, TrueNorth può implementare efficientemente l'illazione con le reti profonde per classificare i dati di immagine a 1.200 - 2.600 fotogrammi al secondo mentre consuma i meri 25 - 275 milliwatt. Ciò significa che il chip può individuare i modelli in tempo reale da 50 a 100 macchine fotografiche all'una volta ogni con i pixel di colore 32x32 e ad informazioni di flusso continuo al tasso standard della TV di 24 fps-mentre correndo su una batteria dello smartphone per i giorni senza ricaricare.
«La nuova pietra miliare fornisce un proof of concept evidente che l'efficienza da di computazione ispirata da cervello può essere fusa con l'efficacia dell'apprendimento profondo, pavimentante il percorso verso una nuova generazione di cellulare di misurazione di calcolo conoscitivo, la nuvola ed i supercomputer,» Modha ha spiegato.
Le configurazioni novelle di algoritmo fuori dalla piattaforma ingrandita in scala IBM potevano consegnare a Lawrence Livermore National Laboratory nel marzo 2016. NS16e chiamato, la configurazione consiste di una matrice di 16 chip delle unità di elaborazione di TrueNorth destinate per eseguire le reti su grande scala che non si adattano su un singolo chip. Il sistema di NS16e collega i chip di TrueNorth via un'interfaccia incorporata di trasmissione del messaggio del chip--chip che non richiede i circuiti o i firmware supplementari.
Sia l'algoritmo che la versione ingrandita in scala di TrueNorth è il punto di 12 anni del ½ di ricerca e sviluppo, datanti tutto il modo di nuovo a quel giorno di luglio nel 2004.
L'inizio ed il mezzo
Una volta che il progetto ricevesse una luce verde e un finanziamento da IBM nel 2006, Modha ha identificato rapidamente tre elementi che erano determinanti per il successo del suo computer: neuroscienza, supercomputing ed architettura.
Dopo tutto, per costruire da un computer ispirato da cervello, si deve in primo luogo capire come gli impianti di cervello. Modha ed il suo gruppo hanno consumato ogni pezzo dell'informazione disponibile pubblicata circa il cervello, compreso 30 anni di ricerca per quanto riguarda i neuroni. Hanno finito pianificando la più grande, linea diagramma interurbana di cervello-che ha consistito di 383 regioni nel cervello orrendamente della scimmia, illustrante i 6.602 collegamenti.
Oltre ad essere «l'illustrazione più bella» Modha come visto mai, la mappa ha fornito con successo ai ricercatori una piattaforma per studiare il cervello come rete.
Il gruppo si è girato dopo verso le simulazioni di supercomputing. Fortunatamente, non hanno dovuto andare lontano mentre IBM possiede alcune delle pietre miliari più importanti nella storia di supercomputing, compreso lo sviluppo del Gene/L blu, del Gene/P blu e del Gene/Q. blu.
Modha ha effettuato una serie di sempre più più grande e le simulazioni sempre più più complesse sui più grandi supercomputer blu IBM del gene deve offrire. La più grande simulazione è stata fatta sul Gene/Q- che blu poteva da simulare un grafico del tipo di cervello ad una scala di 100 sinapsi trilione, o su 1014.
Mentre quella è la stessa scala come il numero delle sinapsi nel cervello umano, è esistito una simulazione di discrepanza- ha eseguito in tempo reale più lento 1500x, anche quando facendo uso di molto più semplice connettivo e del calcolo che il cervello.
«Abbiamo calcolato che un computer ipotetico destinato per eseguire le sinapsi trilione del cervello 100 in tempo reale avrebbe richiesto 12 gigawatts di potere,» Modha ha detto, spiegando che cosa ha imparato dalle simulazioni del supercomputer. «Che è abbastanza per alimentare NYC e la LA. Al contrario, il cervello umano consuma appena 20 watt. Così, c'è una disparità del miliardo-popolare dietro i computer moderni rispetto a cui il cervello può fare. E quello è realmente che cosa ci ha condotti al terzo elemento.»
Il terzo elemento era forse il più rischioso e quindi la ricompensa. Modha ha voluto girare gli anni 70+ di computazione sulla sua testa progettando un'architettura nuovissima che era completamente differente che l'architettura tradizionale di von Neumann.
Descritto nel 1945 e prevalente nella maggior parte di odierni computer, l'architettura di von Neumann si riferisce ad un elaboratore digitale elettronico che divide un bus fra la memoria di programma e la memoria di dati. Questo bus comune conduce ad una capacità di lavorazione limitata (velocità di trasmissione,) fra il CPU e la memoria rispetto alla quantità di memoria. Ciò significa che il potere deve aumentare come gli aumenti del tasso di comunicazione (frequenza di clock).
Naturalmente, Modha si è girato verso il cervello per ispirazione su come progettare una nuova architettura. La sua ricerca ha risultato un'ipotesi della neuroscienza che il cervello è composto di microcircuiti canonici e corticali, o di circuiti minuscoli che compongono il tessuto di corteccia cerebrale. Applicando questo alla computazione, Modha ha cercato di progettare un'architettura basata sui moduli minuscoli che potrebbero essere piastrellati per creare un camice sistema-che è precisamente che cosa TrueNorth è.
«Per provare l'ipotesi, nel 2011, abbiamo dimostrato un piccolo modulo minuscolo, il centro neurosynaptic con 256 neuroni, la scala di un cervello del verme,» Modha abbiamo spiegato. «Questo piccolo modulo minuscolo ha formato il fondamento. Poi abbiamo restretto questo centro nell'area da un ordine di grandezza, nel potere da due ordini di grandezza, quindi abbiamo piastrellato 4.096 di questi centri minuscoli per creare la patata fritta che ora è chiamata TrueNorth.»
Dall'l'architettura ispirata da cervello di TrueNorth consiste di una rete dei centri neurosynaptic che si distribuiscono ed azionati parallelamente. A differenza dell'architettura di von Neumann, il calcolo, la memoria e la comunicazione di TrueNorth sono integrati, che provoca una condizioni di funzionamento fresca (che permettono che i chip siano impilati) e l'operazione di potere basso. I diversi centri possono venire a mancare ma, come il cervello, l'architettura può ancora funzionare. I centri sullo stesso chip comunicare tra loro via una rete determinata dagli eventi del su chip. I chip comunicano via un'interfaccia fra chip che conduce alla scalabilità senza cuciture.
Questa versione di TrueNorth-literally un supercomputer la dimensione di un francobollo con il potere di una protesi acustica batteria-ha debuttato nel 2014.
Il chip di TrueNorth è stato sviluppato dal ricercatore Dharmendra Modha di IBM e dal suo gruppo nella ricerca verso da un computer ispirato da cervello. Come il cervello, TrueNorth funziona fuori da 1 milione neuroni e da 256 milione sinapsi. Foto: Ricerca di IBM
Successo con collaborazione
Collaborazione-entrambi internamente ed esterno-era assolutamente vitale al successo di TrueNorth.
«Se prende un villaggio per allevare un bambino, prende una comunità per portare qualcosa di simile da uno scarabocchio sul retro di un tovagliolo alla realtà,» ha detto Modha.
Esternamente, IBM e Modha hanno collaborato con più di 200 università, laboratori di governo, società e non profitti Lawrence Livermore National Laboratory, Samsung, Stanford University, Cornell University, lista dell'università- di Colombia va senza sosta.
Internamente, il gruppo di Modha ha funzionato con i laboratori multipli in seno ad IBM, compreso il laboratorio a semiconduttore, che ha svolto un ruolo vitale nella progettazione del materiale emergente per TrueNorth.
Ulteriormente, Modha dice che il suo gruppo immediato era profondamente di collaborazione e molto piano. Non c'era gerarchia stabilita per sottolineare un ambiente in cui la creatività di tutti i membri è stata considerata. Non importa come giovane, quanto inesperto, quanto nuovo al progetto, o quanto differente, tutte le prospettive sono state considerate prima che il gruppo si sistemi collettivamente su una direzione unificata.
Nell'agosto 2015, Modha ha tenuto «un TrueNorth di
«Questo era perché che cosa abbiamo sviluppato non è una tecnologia del punto,» Modha chiave ha detto. «Abbiamo sviluppato un substrato, una piattaforma che sta andando rivoluzionare la computazione da IoT, dagli smartphones, dalla tecnologia mobile, dalla computazione inclusa, dalla robotica, dalle automobili, dalle macchine fotografiche, dalle macchine della rappresentazione alla nuvola e dal supercomputing. Ciò non è la circa un'applicazione o un algoritmo o l'un'architettura, è realmente circa una piattaforma dominante che potrebbe vero toccare su tutti gli aspetti di computazione. Sta applicando la creatività della comunità qui vero per spingere le frontiere di innovazione e della possibilità.»
Un altro aspetto che era vitale al progetto-e rimarrà per la ricerca continuare-è motivazione a lungo termine. Questa ricerca ha acceso per più di una decade ed ha resistito a in un clima di R & S che prevede gli aumenti a breve termine di un campo a lungo termine.
Da una prospettiva organizzativa, l'ambiente ad IBM è destinato «per permettere, consolidare e proteggere agli sforzi a lungo termine» per rendere al mondo un migliore posto, secondo Modha.
Da una prospettiva del gruppo Modha ha detto che è giunto alla conclusione che la seconda legge della termodinamica (l'entropia dell'universo tende ad un massimo) è diabolica.
«La chiave a dirigere un progetto nel lungo termine è due-popolare-sa dove capo in modo da uno può continuare a costruire la complessità nella direzione desiderata e sa dove non siamo diretti in modo da impedire la seconda legge di termodinamica insinuarsi e creare calore ed entropia che non avanza il moto utile.»
La terza prospettiva è motivazione personale. E per Modha, fa tutta la strada di nuovo a quella decisione che ha fatto il 16 luglio 2004 per creare qualcosa che resista a con tempo e scopra i principi fondamentali di computazione alla prima linea di conoscenza. E mettalo a disposizione nel servizio di fabbricazione del lavoro del mondo meglio.
«Che è che cosa mi motiva personalmente ogni giorno.»
L'estremità
Con TrueNorth, IBM ha sviluppato un ecosistema faccia a faccia per le applicazioni di sviluppo su questi da chip ispirati da cervello che comprende un simulatore, un linguaggio di programmazione, gli algoritmi del campione/applicazioni, una biblioteca e un programma scolastico.
Attualmente si siede nelle mani di 430 ricercatori a più di 40 istituzioni universalmente, ma-mai il collaboratore-Modha sta guardando per ampliare la base di utenti ancora ulteriore nel corso del prossimo anno.
come un chip, Modha dice che i punti seguenti sono molto chiari. Durante i cinque - 10 anni futuri, lui ed il suo gruppo vogliono creare un supercomputer della cervello-in-un-scatola-un la dimensione di uno shoebox con 10 miliardo neuroni e cento sinapsi trilione che consuma meno di 1 chilowatt di potere.
«Ho un senso evidente che siamo ad una svolta nella storia di computazione,» Modha ho detto. «Le possibilità tecnologiche e pratiche sono immense e potrebbero toccare ogni sfera di scienza, della tecnologia, dell'affare, del governo e della società. Sono ottimista che il valore duraturo del nostro lavoro sarà l'ispirazione completamente di un modo diverso di pensiero alla computazione. Non siamo là ancora. TrueNorth è una direzione e non una destinazione. Lo scopo finale sta costruendo le macchine per ufficio intelligenti che permettono ad un pianeta conoscitivo, mentre industrie di trasformazione.»
