SpiNNaker – найпотужніший суперкомп’ютер, що імітує роботу людського мозку

Сьогодні вчені Манчестерського університету запустили найбільший у світі нейроморфний суперкомп’ютер SpiNNaker, розроблений за принципом пристрою людського мозку та оснащений процесором з одним мільйоном ядер.

Сьогодні суперкомп’ютери використовуються для найширшого спектра завдань: від різних математичних розрахунків й обробки масивів даних до моделювання фармацевтичних сполук і роботи штучного інтелекту. Однак при цьому існують комп’ютери, націлені на максимально точне відтворення «архітектури» головного мозку людини.

Суперкомп’ютер SpiNNaker

Комп’ютер Spiking Neural Network Architecture (SpiNNaker) може виконувати більш, ніж 200 млн операцій за секунду, а кожна з мікросхем має 100 млн деталей. Проект підтримується, зокрема, Британською радою з наукових досліджень та фізики (EPSRC), Європейським союзом і Європейським проектом «Проект мозку людини», метою якого є виявлення принципів функціонування людського мозку. У ньому також бере участь ряд дослідницьких центрів і приватних компаній. З самого початку, тобто з 2005 року, коли проект починався, він координувався Манчестерським університетом, де суперкомп’ютер фізично розташований. Його прототип був запущений у 2009 році.

“SpiNNaker повністю змінює спосіб роботи звичайних комп’ютерів. По суті, ми створили машину, яка працює, скоріше, як мозок, ніж як традиційний комп’ютер, що надзвичайно цікаво. Кінцевою метою нашого проекту завжди було використання мільярда ядер в одному комп’ютері, який моделював би роботу мозку, й сьогодні ми досягли цієї мети. І це просто фантастика”, – зазначив один з ідеологів проекту.

SpiNNaker – це інноваційна машина, що складається з величезної кількості паралельних комп’ютерних архітектур, натхнених базовою структурою та функцією людського мозку, яка сама собою складається з мільярдів простих обчислювальних елементів, які спілкуються за допомогою імпульсів. Двигун SpiNNaker – багатоядерна обчислювальна система. Він містить до 1 036 800 ядер ARM9 і 7 ТБ ОЗП. Ця величезна кількість ядер може моделювати один мільярд біологічних нейронів у реальному часі й виконувати 200 трлн операцій за секунду, обмінюючись пакетами, які переносяться нестандартною структурою міжз’єднань. Пакети невеликі (40 або 72 біт) і відправляються, як ми вже говорили, у паралельну архітектуру, тобто в різні місця одночасно.

Навіщо потрібен SpiNNaker?

Робота над SpiNNaker полягає в тому, щоб допомогти зрозуміти, як працює людський мозок, який зі свого боку буде підтримувати будівництво роботів. Він також покликаний допомогти в розробці нових, проривних комп’ютерних архітектур, що призведе до значного стрибка з точки зору енергоефективності.

“Нейробіологи тепер можуть використовувати SpiNNaker для розгадки деяких секретів роботи людського мозку шляхом проведення безпрецедентних великомасштабних симуляцій. Крім того, він працює як нейронний симулятор у реальному часі, що дозволяє робототехнікам створювати великомасштабні нейронні мережі для мобільних роботів, щоб ті могли рухатися й говорити”, – розповів професор університету Стів Фарбер.

SpiNNaker унікальний, оскільки, на відміну від звичайних комп’ютерів, він не передає великі обсяги інформації з пункту А до пункту Б за допомогою стандартної мережі. Замість цього він наслідує архітектурі масивної паралельної комунікації мозку, посилаючи мільярди малих обсягів інформації у тисячі різних напрямків одночасно.

Дослідники підкреслюють, що є дві мети проекту: відкриття нового підходу в будівництві суперкомп’ютерів – енергоефективнішого й ефективнішого, ніж існуючі проекти, і створення дослідного інструменту для комп’ютерних вчених і розробників роботів, а також як платформа для високопродуктивної великомасштабної обробки даних і моделювання нейронних мереж реального часу.