سریع‌ترین ماشین شبه مغز با یک میلیون پردازشگر
مجله علمی ایلیاد - اخیراً، محققان رایانه‌ای را طراحی کرده‌اند که می‌تواند دقیق‌تر از هر رایانه‌ی دیگری در جهان، به شبیه‌سازی فعالیت مغز بپردازد. این ابررایانه دارای یک میلیون هسته‌ی پردازنده و ۱،۲۰۰ بورد مدار به هم پیوسته است که همراه با یکدیگر به مانند مغز انسان عمل می‌کنند. ساخت این رایانه شگفت‌انگیز، ۱۰ سال زمان برده و به عنوان بزرگترین رایانه نوروموفیک جهان شناخته می‌شود؛ یعنی رایانه‌ای که از فعالیت سلول‌های عصبی تقلید می‌کند.
محل ساخت رایانه «SpiNNaker» یا همان «معماری شبکه عصبی اسپایکینگ» در دانشگاه منچستر انگلیس است. «استیو فربر» یکی از اعضای پروژه و استاد مهندسی کامپیوتر در دانشگاه منچستر، طی بیانیه‌ای گفت: «این رایانه مثل رایانه‌های همیشگی عمل نمی‌کند و عملکرد بسیار فراتری را از خود نشان می‌دهد. جالب است بدانید که SpiNNaker مانند مغز فکر نمی‌کند، بلکه مدل‌هایی از سلول‌های عصبی موجود در مغز انسان را تولید می‌کند. همچنین، رایانه‌ی ما بیش از هر رایانه‌ی دیگری در سیاره‌ی زمین، سلول‌های عصبی را شبیه‌سازی می‌کند.»
فربر اضافه کرد: «وظیفه‌ی اصلی این ابررایانه پشتیبانی از مدل‌های مغز نسبی است؛ برای مثال، مدل‌های کورتکس، بازال گانگلیا یا دیگر مناطق مغز.» از ماه آوریل سال ۲۰۱۶، SpiNNaker مشغول شبیه‌سازی فعالیت سلول‌های عصبی بوده که در این راستا از ۵۰۰،۰۰۰ پردازشگر بهره برده است، اما ماشین به‌روزرسانی شده دو برابر آن ظرفیت دارد. فربر این‌چنین توضیح می دهد: «با حمایت پروژه‌ی مغز انسان اتحادیه‌ی اروپا که در صدد ساخت مغز مجازی است، SpiNNaker این امکان را به دانشمندان خواهد داد تا مدل‌های مغزی جامعی را بسازند. اما حالا قابلیت اجرای همزمان ۲۰۰ کوادریلیون کار را دارد.»
محققان اظهار داشتند: «اگر چه برخی رایانه‌ها شاید به لحاظ تعداد پردازشگرها با SpiNNaker وارد رقابت شوند، اما آن‌چه این پلتفرم را از بقیه متمایز می‌کند، زیرساختی است که آن پردازشگرها را به یکدیگر وصل می‌کند. در مغز انسان، ۱۰۰ میلیارد سلول عصبی به طور همزمان سیگنال‌ها را به هزاران مقصد ارسال می‌کنند. معماری SpiNNaker از میزان ارتباطات بی‌نظیری پشتیبانی می‌کند که شباهت زیادی به عملکرد شبکه‌ی عصبی مغز دارد.»
فربر افزود: «ابررایانه‌های همیشگی و قراردادی از ساز و کارهای اتصالی برخوردار هستند که تطابق نسبتاً کمتری با مدل‌سازی مغزی دنیای واقعی دارد. به باور من، SpiNNaker می‌تواند شبکه‌های عصبی بیشتری را در مقایسه با هر ماشین دیگری، شبیه‌سازی کند.»
قبلاً وقتی SpiNNaker تنها با ۵۰۰،۰۰۰ پردازشگر عمل می‌کرد، توانست ۸۰،۰۰۰ سلول عصبی در کورتکس را مدل‌سازی کند؛ کورتکس به ناحیه‌ای در مغز اطلاق می‌شود که داده‌ها را از حسگر‌ها دریافت و تنظیم می‌کند. در یکی دیگر از شبیه‌سازی‌ها که بازال گانگلیا را شامل می‌شد، قابلیت این ابررایانه برای مطالعه‌ی اختلال‌های مغزی به اثبات رسید. بازال گانگلیا ناحیه‌ای از مغز است که تحت تاثیر بیماری پارکینسون قرار می‌گیرد.
SpiNNaker همچنین می‌تواند ربات متحرکی به‌نام «SpOmnibot» را نیز کنترل کند؛ این ربات از رایانه برای تفسیر داده‌ها از حسگرهای دیداری خود استفاده کرده و مسیرش را به خوبی انتخاب می‌کند. SpiNNaker با تمامی توانایی‌های مغز مانند و قدرت محاسباتی که دارد، چقدر فاصله دارد تا مثل مغز انسان رفتار کند؟ در حال حاضر، شبیه‌سازی دقیق مغز انسان، مقدور نیست. ماشین پیشرفته‌ای مثل SpiNNaker می‌تواند تنها کسری از ارتباطاتِ انجام شده توسط مغز را مدیریت کند. ابررایانه‌ها هنوز راه زیادی در پیش دارند تا بتوانند خودشان به‌طور مستقل بیاندیشند.
فربر در پایان خاطر نشان کرد: «حتی با یک میلیون پردازشگر، تنها می‌توانیم به یک درصد از مقیاس مغز انسان دست پیدا کنیم؛ البته همین مقدار هم با ساده‌سازی فرضیه‌ها می‌تواند تحقق یابد. با این حال، SpiNNaker می‌تواند عملکرد مغز موش را شبیه‌سازی کند که هزار برابر کوچک‌تر از مغز انسان است. اگر موش برای فکر کردن فقط به سلول‌های عصبی کافی که در ساختاری مناسب سیم‌بندی شده‌اند، نیاز داشته باشد، ما نیز می‌توانیم حالا به آن سطح از تفکر در مدلی با SpiNNaker برسیم.»
نوشته: مندی میسبرگر
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد