Ihmisaivoja simuloiden

Stanfordin yliopiston bionsinöörit ovat kehittäneet Neurogrid-piirilevyn, joka voi simuloida kertaluokkia suurempaa määrää neuroneja ja synapseja kuin muut aivoja jäljittelevät laitetekniikat vain kolmen watin käyttöteholla.

"Puhtaan energian näkökulmasta, aivoja on vaikea voittaa", kirjoittaa ryhmän vetäjä Kwabena Boahen Proceedings of IEEE -julkaisussa. Jopa vaatimaton hiiren aivokuori toimii 9000 kertaa nopeammin kuin PC-tietokone, joka simuloi sen toimintoja. Simulointi vie kuitenkin 40 000 kertaa enemmän energiaa kuin kyseinen aivokuori käyttää.

Ryhmä suunnitteli piirit mielessään energiatehokkuus. Heidän strategiana oli hyödyntää mahdollisimman paljon jaettuja laitteistopiirejä ja toteuttaa lähes kaikki piirit analogisesti. Neurogrid-piirilevy koostuu 16 räätälöidystä Neurocore-sirusta. Yhdessä ne voivat simuloida miljoonaa neuronia ja miljardeja niiden välisiä yhteyksiä.

Nyt Boahen on valmis seuraavaan vaiheeseen eli luomaan kääntäjäohjelmiston, jonka avulla insinöörit ja tietotekniikan tutkijat, joilla ei ole mitään tietoa neurotieteistä, voisivat hallita ja ohjata humanoidirobottia Neurogridiä käyttäen.

Boahenin kollega Standfordin tieteiden välisestä Bio-X keskuksesta, professori Krishna Shenoy kehittää jo tapoja lukea aivosignaaleja ymmärtääkseen liikkeen tuottamista.

Boahen visioi Neurocoren kaltaista sirupiiriä, joka voidaan istuttaa halvaantuneen henkilön aivoihin, tulkkaamaan aiottuja liikkeitä ja muuntamaan ne komennoiksi proteesiraajoille.

Neurogrid on noin 100 000 kertaa energiatehokkaampi kuin PC-tietokone, joka simuloi miljoonaa neuronia. Silti se on energiarohmu verrattuna ihmisen biologiseen CPU:hun.

"Ihmisen aivoissa 80 000 kertaa enemmän neuroneja kuin Neurogridissä mutta ne kuluttavat tehoa vain kolme kertaa Neurogridin verran."

"Tällaisen energiatehokkuuden saavuttaminen ja samalla tarjoten parempaa konfiguroitavuutta ja skaalautuvuutta on perimmäinen haaste, jonka neuromorpfiset insinöörit kohtaavat." kirjoittaa Boahen artikkelissaan.

Aiheesta aiemmin:

Aivoprosesseja paperitransistoreilla