Menneskelig hjerne supercomputer med 1 million processorer tændt for første gang

Verdens største neuromorfe supercomputer, der er designet og bygget til at fungere på samme måde, som en menneskelig hjerne gør, er blevet udstyret med sin skelsættende en milliontedel processorkerne og tændes for første gang.

Den nydannede million-processor-core Spiking Neural Network Architecture (SpiNNaker) maskine er i stand til at udføre mere end 200 millioner millioner handlinger pr. med hver af dens chips har 100 millioner bevægelige dele.

For at nå dette punkt, det har kostet £15 millioner i finansiering, 20 år i undfangelse og over 10 år i byggeri, med den indledende opbygning, der startede helt tilbage i 2006. Projektet blev oprindeligt finansieret af EPSRC og er nu støttet af European Human Brain Project. Den tændes for første gang på fredag, 2 november.

SpinNaker maskinen, som blev designet og bygget på University of Manchester's School of Computer Science, kan modellere flere biologiske neuroner i realtid end nogen anden maskine på planeten.

Biologiske neuroner er grundlæggende hjerneceller, der er til stede i nervesystemet, og som kommunikerer primært ved at udsende "spidser" af ren elektrokemisk energi. Neuromorphic computing bruger store computersystemer indeholdende elektroniske kredsløb til at efterligne disse pigge i en maskine.

SpiNNaker er unik fordi, i modsætning til traditionelle computere, den kommunikerer ikke ved at sende store mængder information fra punkt A til B via et standardnetværk. I stedet efterligner den hjernens massivt parallelle kommunikationsarkitektur, sende milliarder af små mængder information samtidigt til tusindvis af forskellige destinationer.

Steve Furber, professor i computerteknik, hvem udtænkte den første idé til sådan en computer, sagde:"SpiNNaker genovervejer fuldstændig måden, konventionelle computere fungerer på. Vi har i det væsentlige skabt en maskine, der fungerer mere som en hjerne end en traditionel computer, hvilket er ekstremt spændende.

"Det ultimative mål for projektet har altid været en million kerner i en enkelt computer til real-time hjernemodelleringsapplikationer, og vi har nu opnået det, hvilket er fantastisk."

Computerens skabere sigter efterhånden efter at modellere op til en milliard biologiske neuroner i realtid og er nu et skridt nærmere. For at give en idé om skala, en musehjerne består af omkring 100 millioner neuroner, og den menneskelige hjerne er 1000 gange større end det.

En milliard neuroner er 1 procent af den menneskelige hjernes skala, som består af knap 100 milliarder hjerneceller, eller neuroner, som alle er stærkt indbyrdes forbundne via cirka 1 kvadrillion (det er 1 med 15 nuller) synapser.

Så, hvad er en million-core processor computer, der efterligner den måde, en hjerne fungerer på, brugt til? En af dens grundlæggende anvendelser er at hjælpe neurovidenskabsmænd med bedre at forstå, hvordan vores egen hjerne fungerer. Det gør den ved at køre ekstremt storskala realtidssimuleringer, som simpelthen ikke er mulige på andre maskiner.

For eksempel, SpiNNaker er blevet brugt til at simulere realtidsbehandling på højt niveau i en række isolerede hjernenetværk. Dette inkluderer en 80, 000 neuron model af et segment af cortex, det ydre lag af hjernen, der modtager og behandler information fra sanserne.

Det har også simuleret et område af hjernen kaldet basalganglierne - et område, der er ramt af Parkinsons sygdom, hvilket betyder, at det har et enormt potentiale for neurologiske gennembrud inden for videnskab, såsom farmaceutiske tests.

Kraften fra SpiNNaker er endda for nylig blevet udnyttet til at styre en robot, SpOmnibot. Denne robot bruger SpiNNaker-systemet til at fortolke visuel information i realtid og navigere mod bestemte objekter, mens den ignorerer andre.

Prof Furber tilføjede:"Neurovidenskabsmænd kan nu bruge SpiNNaker til at hjælpe med at låse op for nogle af hemmelighederne om, hvordan den menneskelige hjerne fungerer ved at køre hidtil usete storskala-simuleringer. Den fungerer også som en neural simulator i realtid, der gør det muligt for robotikere at designe neurale netværk i stor skala til mobilenheder. robotter, så de kan gå, snak og bevæg dig med fleksibilitet og lav effekt."