El proyecto Compass
La fase inicial de SyNAPSE fue desarrollar componentes sinápticos electrónicos de escala nanométrica capaces de simular sinapsis. Una vez disponibles los componentes han procedido a establecer los microcircuitos que soporten toda la arquitectura del sistema. Inspirandose en el funcionamiento, consumo y volumen de un cerebro orgánico, han desarrollando "TrueNorth", una novedosa arquitectura compacta modular, no Von Neumann y de bajo consumo que consiste en una red escalable de núcleos neurosinápticos cada uno de los cuales simula neuronas, dendritas, sinapsis y axones. Para poner en marcha esto han desarrollado Compass, un simulador multihilo funcional masivamente paralelo y un compilador paralelo que mapea una red de rutas de larga distancia como las del cerebro de macaco. Han demostrado un débil escalado, casi perfecto sobre un IBM Blue Gene/Q de 16 racks (262144 CPUs, 256 TB memoria), alcanzando una escala sin precedentes de 256 millones de núcleos neurosinapticos que contienen 65000 millones de neuronas y 16 billones de sinapsis ejecutándose a una velocidad increible.
Avance de las simulaciones
- Fecha Núcleos procesadores Memoria principal
- febrero-2007 4.096 1 TB
- julio-2007 8.192 4 TB
- noviembre-2007 32.768 8 TB
- noviembre-2009 147.456 144 TB
- abril-2012 262.144 256 TB
- october-2012 1.572.864 1,5 PB
El objetivo final del programa DARPA SyNAPSE es construir una arquitectura computacional cognitiva con 10.000 millones de neuronas y 100 billones de sinapsis. Esto se debe a que se estima que el número de sinapsis en el cerebro humano es de 240 billones.
Conexiones cerebrales
Mediante cientos de meticulosos estudios con trazadores que se inyectan en los cerebros de los macacos, durante años se han ido dibujando las diferentes conexiones cerebrales. Han sido muchas horas de microscopio, cámara clara, lápiz y papel para ir conociendo estas redes. La mejor conocida está en la corteza visual del macaco, se compone de 32 vértices y 305 bordes, otras redes de este animal tienen 70 vértices y 700 bordes, 95 vertices y 2402 bordes, etc. Se trata de simular todas estas conexiones cerebrales, nada menos que medio billón de neuronas y 100 billones de sinapsis. En principio, lo más ambicioso iniciado hasta ahora, ¿ estará IBM cerca de simular el funcionamiento de un cerebro humano, tal y como se comenta en algunos medios ?. Nos tememos que todavía es pronto para eso.
Compass es un simulador escalable revolucionario que origina una arquitectura de computación cognitiva, forma parte del desarrollo a largo plazo de la ingeniería electrónica neuromórfica, un enfoque iniciado en los años 80 para la construcción de ordenadores que considera que la mejor forma de conseguir máquinas inteligentes es imitando el funcionamiento de los cerebros de verdad. Los dispositivos electrónicos neuromórficos a la hora de trabajar se inspiran en las neurociencias, por lo que se habla de neuronas, dendritas, axones, etc. en este proyecto colaboran ingenieros y neurocientíficos. Sin embargo, teniendo en cuenta los logros obtenidos hasta ahora por este proyecto y valorando positivamente que Compass IBM tiene más neuronas que cualquier otro sistema previamente construido, resulta que debemos preguntarnos ¿ qué hacen todas esas neuronas ?.
Digamos que todas estas máquinas teóricamente podrían hacer lo mismo que el cerebro que imitan, pero en la práctica no resuelven tantas cosas porque hasta ahora sólo han solventado problemas bastante simples. Si comparamos el macaco con un pequeño nemátodo veremos que las cosas aún están muy verdes. Durante décadas se ha estudiado Caenorhabditis elegans, un nemátodo que mide 1 mm de largo, empleado como modelo animal en miles de experimentos: se ha usado en estudios relacionados con el Alzheimer, biología del desarrollo, etc. Este animal en edad adulta tiene 945 células somáticas, de las cuales exactamente 302 son neuronas que establecen ni más ni menos que 6.418 sinapsis (más arriba pusimos que nuestro cerebro establece 240 billones). Pues bien sabiendo todo esto resulta que nadie ha logrado construir una simulación por ordenador que pueda mostrar con precisión la complejidad del sistema nervioso de este minúsculo gusano, aunque la cosa está muy cerca y posiblemente se logre en poco tiempo. Recapitulando como bien apunta el neurocientífico Tony Movshon : "Simplemente conociendo la arquitectura conexional de un sistema nervioso no es suficiente para deducir su función."
Un saludo
Referencias:
Compass - A Scalable Simulator for an Architecture for Cognitive Computing
Building Block of a Programmable Neuromorphic Substrate: A Digital Neurosynaptic Core
Network architecture of the long-distance pathways in the macaque brain
Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE)
The Brain in the Machine
Nota:
Esta entrada participa en la XVIII edición del Carnaval de biología organizado por Ameba Curiosa
Conexiones cerebrales
Mediante cientos de meticulosos estudios con trazadores que se inyectan en los cerebros de los macacos, durante años se han ido dibujando las diferentes conexiones cerebrales. Han sido muchas horas de microscopio, cámara clara, lápiz y papel para ir conociendo estas redes. La mejor conocida está en la corteza visual del macaco, se compone de 32 vértices y 305 bordes, otras redes de este animal tienen 70 vértices y 700 bordes, 95 vertices y 2402 bordes, etc. Se trata de simular todas estas conexiones cerebrales, nada menos que medio billón de neuronas y 100 billones de sinapsis. En principio, lo más ambicioso iniciado hasta ahora, ¿ estará IBM cerca de simular el funcionamiento de un cerebro humano, tal y como se comenta en algunos medios ?. Nos tememos que todavía es pronto para eso.
Compass es un simulador escalable revolucionario que origina una arquitectura de computación cognitiva, forma parte del desarrollo a largo plazo de la ingeniería electrónica neuromórfica, un enfoque iniciado en los años 80 para la construcción de ordenadores que considera que la mejor forma de conseguir máquinas inteligentes es imitando el funcionamiento de los cerebros de verdad. Los dispositivos electrónicos neuromórficos a la hora de trabajar se inspiran en las neurociencias, por lo que se habla de neuronas, dendritas, axones, etc. en este proyecto colaboran ingenieros y neurocientíficos. Sin embargo, teniendo en cuenta los logros obtenidos hasta ahora por este proyecto y valorando positivamente que Compass IBM tiene más neuronas que cualquier otro sistema previamente construido, resulta que debemos preguntarnos ¿ qué hacen todas esas neuronas ?.
Digamos que todas estas máquinas teóricamente podrían hacer lo mismo que el cerebro que imitan, pero en la práctica no resuelven tantas cosas porque hasta ahora sólo han solventado problemas bastante simples. Si comparamos el macaco con un pequeño nemátodo veremos que las cosas aún están muy verdes. Durante décadas se ha estudiado Caenorhabditis elegans, un nemátodo que mide 1 mm de largo, empleado como modelo animal en miles de experimentos: se ha usado en estudios relacionados con el Alzheimer, biología del desarrollo, etc. Este animal en edad adulta tiene 945 células somáticas, de las cuales exactamente 302 son neuronas que establecen ni más ni menos que 6.418 sinapsis (más arriba pusimos que nuestro cerebro establece 240 billones). Pues bien sabiendo todo esto resulta que nadie ha logrado construir una simulación por ordenador que pueda mostrar con precisión la complejidad del sistema nervioso de este minúsculo gusano, aunque la cosa está muy cerca y posiblemente se logre en poco tiempo. Recapitulando como bien apunta el neurocientífico Tony Movshon : "Simplemente conociendo la arquitectura conexional de un sistema nervioso no es suficiente para deducir su función."
Un saludo
Referencias:
Compass - A Scalable Simulator for an Architecture for Cognitive Computing
Building Block of a Programmable Neuromorphic Substrate: A Digital Neurosynaptic Core
Network architecture of the long-distance pathways in the macaque brain
Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE)
The Brain in the Machine
Nota:
Esta entrada participa en la XVIII edición del Carnaval de biología organizado por Ameba Curiosa
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