L’enginyeria neuromórfica

Fa uns dies, repassant una mica els articles tecnològics hem va sobtar una paraula, sistemes neuromòrfics, com soc una persona inquieta vaig anar directe al Google i vaig buscar referències a aquests sistemes, totes les entrades i articles daten com a molt del 2015, per el que es considera una “ciencia” bastant nova.

Però que és l’Enginyeria neuromòrfica?

Alguna vegada has analitzat les operacions que executes en creuar el carrer? Primer busques el pas de vianants més proper i t’aproximes a ell, després observes a esquerra i dreta per comprovar si s’acosta algun vehicle. Llavors, calcules si et donarà temps a passar (en funció de la velocitat a la que s’aproximin, la distància a la qual es troben, la teva velocitat i la longitud de l’encreuament), i finalment camines fins a la vorera oposada.

Tot i que la majoria de les persones creua el carrer diverses vegades al dia sense cap esforç aparent, aquestes simples operacions requeririen una complexitat computacional inasequible per a un sistema artificial. No obstant això, els sistemes neuromòrfics tracten d’imitar el sistema de processament del cervell per poder dur a terme de forma eficient activitats complexes que impliquen percepció, control motor i integració multisensorial a alta velocitat i amb baix consum.
Aquesta major capacitat de còmput amb molta menys energia i volum, permetrà la creació de màquines més intel·ligents a petita escala i ens conduirà a la següent etapa en miniaturització i intel·ligència artificial.

Els sistemes biològics realitzen moltes tasques de processament complexes amb una eficiència que encara no està a l’abast de sistemes artificials. Per això la biologia constitueix un bon referent per implementar sistemes que realitzin tasques que els éssers vius desenvolupen de forma natural, com és el cas de la visió, l’aprenentatge de moviments, coordinació motora, etc.

Els ordinadors podran anticipar i aprendre, en comptes de respondre de formes pre programada. Aquests aparells són lineals i només mouen informació entre xips de memòria i un processador central. En canvi, el cervell està molt més interconnectat.

El seu objectiu és copiar el treball en xarxa que fan les neurones

És per això que els xips neuromòrfics pretenen processar la informació d’una forma diferent a la utilitzada pel maquinari tradicional, imitant l’arquitectura del cervell per augmentar el pensament de l’ordinador i la seva capacitat de respondre. El seu objectiu és copiar el treball en xarxa que fan les neurones. A partir d’aquesta invenció, els ordinadors podran anticipar i aprendre, en comptes de respondre de manera pre-programats.

Fins i tot les millors ordinadors de l’actualitat no són competència per a la sofisticació del cervell humà. Els ordinadors són lineals i transporten informació d’un costat a un altre entre xips de memòria i un processador central sobre una xarxa troncal d’alta velocitat. El cervell, d’altra banda, està completament interconnectat, amb la lògica i la memòria entrecreuades amb una densitat i diversitat mil milions de vegades més gran que la que es pot trobar en un ordinador moderna. Els xips neuromòrfics tenen l’objectiu de processar informació d’una manera fonamentalment diferent al maquinari tradicional, ja que imita l’arquitectura del cervell per provocar un gran augment en la capacitat d’un ordinador per pensar i respondre.
Els processadors neuromòrfics, són els que tracten de processar informació imitant l’arquitectura del cervell humà, per tal d’incrementar considerablement la capacitat de pensament i resposta d’un ordinador. Combinant parts d’emmagatzematge i de processament de dades en els mateixos mòduls interconnectats entre si, els processadors neuromòrfics ofereixen major potència i millor eficiència energètica.
La tecnologia neuromòrfica serà la propera etapa de la informàtica potent, en permetre un processament d’informació àmplia ment més ràpid i una millor capacitat d’aprenentatge per a les màquines. El xip TrueNorth d’IBM, amb un milió de neurones, el prototip es va presentar a l’agost de 2014, té una potència per a certes tasques que és centenars de vegades superior a la d’una CPU (unitat central de processament) convencional, i per primera vegada , més comparable a l’escorça humana.

Xip Loihi

El gegant del xip Intel ha anunciat Loihi, un processador que es troba en fase de proves i que aposta per recórrer a la computació neuromòrfica, una modalitat en la qual el xip utilitza les bases del cervell humà per funcionar.

En Loihi Intel Labs ha integrat 128 nuclis neuromòrfics que integren motors dedicats d’aprenentatge profund, sumant un total de 131.072 neurones (1.024 per nucli) i més de 130 milions de connexions sinàptiques.

 

Què pot aportar en un futur?

Es molt difícil saber que pot aportar una tecnologia com aquesta en el futur, quan la computació Quàntica està en un estat incipient, aquesta tecnologia pot fer un pont entre la computació tradicional lineal i la quàntica.

Tenim aproximadament cent mil milions de neurones, que forma, al seu torn, unes 1000 connexions (pot arribar a més) amb altres neurones. Fent un càlcul aproximat, tenint en compte que amb totes aquestes connexions multipliquem la capacitat del nostre cervell, podem emmagatzemar uns 2.5 Petabytes. Per fer-se una idea, una capacitat d’emmagatzematge així suposa 3 milions d’hores de vídeo, uns 300 anys de reproducció contínua.

Si en un futur es pot unir aquest emmagatzematge i una capacitat de càlcul similar al del cervell humà, podrem dir que s’haurà vençut a la mort.