تراشه‌ مبتنی بر شبکه عصبی آی بی اِم قدرتی فراتر از مغز موش و اندازه‌ای برابر یک هارد دارد

هرچند موفقیت‌هایی در این زمینه حاصل شده، اما سایز بزرگ در کنار تاخیر در پاسخگویی مشکل بزرگ این نوع پردازنده‌ها است. البته آی بی اِم اعلام کرده که راه‌حلی برای این موضوع یافته و تراشه‌ای مبتنی بر شبکه‌های عصبی در اندازه‌ی مغز یک موش توسعه داده است.

این روزها دانشمندان با توسعه‌ی شبکه‌های عصبی به نتایج مناسبی دست یافته‌اند. تراشه‌‌های مبتنی بر این فناوری قادرند وظایف خارق‌العاده‌ای را به سرانجام برسانند؛ از این جمله می‌توان به شناسایی و توصیف تصاویر، ترجمه‌ی گفتار، انجام بازی‌های کامپیوتری و حتی داشتن رویا اشاره کرد. اما در کنار این توانایی‌ها باید به محدودیت چنین سیستم‌هایی نیز اشاره کرد که شامل کند بودن و اندازه‌ی بزرگ سیستم‌های مبتنی بر این فناوری می‌شود.

برای مثال نرم‌افزار DeepDream که مبتنی بر فناوری شبکه‌های عصبی است، در صورت استفاده روی یک رایانه دسکتاپ برای تشخیص تصویر به زمانی بیش از ده دقیقه نیاز دارد. بهترین نمونه برای بررسی سیستم‌های صوتی هوشمند گوگل ناو و سیری است که در صورت تعامل با کاربر، برای ارائه‌ی نتیجه باید به تبادلات اطلاعات با سوپرکامپیوترهایی بپردازند که توسط اپل و گوگل بدین منظور طراحی شده است. این رفت و برگشت منجر به ایجاد تاخیر در پاسخگویی می‌شود.

 باید به این نکته اشاره کرد که هنوز فاصله‌ی زیادی تا زمان تولید پردازنده‌های مبتنی بر شبکه‌های عصبی متشکل از میلیون‌ها نئورون به منظور استفاده در گوشی‌های هوشمند باقی مانده است. با توجه به توسعه‌ی فناوری‌های دیگری نظیر رایانش کوانتومی و همچنین فاصله‌ی چند ساله تا رسیدن به آخرین روزهای برقراری قانون مور، هنوز باید تا عرضه‌ی محصولاتی با این قابلیت صبر کرد.

بسیاری از کمپانی‌ها در تلاشند تا در این فاصله‌ی باقی مانده مشکلات موجود را برطرف کرده و این فناوری را برای عرضه بصورت تجاری آماده کنند. در این بین آی بی اِم به عنوان یک کمپانی شناخته شده از یافتن راهی برای حل مشکلات موجود خبر داده است.

اندازه‌ی کل مجموعه برابر با سایز یک یخچال کوچک است. درون این مجموعه ۴۸ بسته‌ی کوچک به اندازه‌ی هارد درایو کامپیوتر قرار گرفته است. درون این بسته‌های کوچک تراشه‌هایی قرار گرفته‌اند که همگی مبتنی بر فناوری شبکه‌های عصبی هستند. آی بی اِم این تراشه‌ها را TrueNorth خوانده است. این تراشه‌ها بصورت اختصاصی برای فعالیت در بستر شبکه‌های عصبی طراحی شده‌اند. این تراشه‌ها با استفاده از سیلیکون و متشکل از آنالوگ‌های فیزکی طراحی شده‌اند که شامل نئورون‌ها و سیناپس‌ها (ارتباط بین نئورون) هستند.

هر تراشه شامل بیش از یک میلیون نئورون و ۲۵۶ سیناپس بین نئورون‌ها است. در مجموع درون هر بسته که اندازه‌ای برابر هارد درایو کامپیوترها دارند، بیش از ۴۸ میلیون نئورون سیلیکونی قرار گرفته که تعداد آن‌ها از نئورون‌های موجود در غشا مغزی یک موش بیشتر است. مغز موش‌ها بیش از ۲۱ میلیون نئورون در خود جای داده است. با در نظر گرفتن این موضوع می‌توان به جرات گفت که قدرت پردازشی فوق‌العاده‌ای درون این بسته‌ها جا گرفته است.

ویژگی اصلی این تراشه‌ها این است که علاوه بر استفاده از یک بستر نرم‌افزاری که مبتنی بر فناوری شبکه‌های عصبی کار کرده و آن را شبیه‌سازی می‌کند، نئورون‌ها نیز در قالب سیلیکون روی تراشه توسعه یافته‌اند. استفاده از این تراشه‌ها در کنار هم می‌تواند قدرت بالایی را در اختیار کاربران قرار دهد. پیاده‌سازی چنین شبکه‌ی عظیمی با استفاده از معماری‌های معمول می تواند فضای زیادی را اشغال کند بطوریکه انرژی مورد نیاز برای راه‌اندازی آن می‌توان با انرژی الکتریکی مورد نیاز یک شهر برابری کند؛ اما آنچه که آی بی اِم توسعه داده تنها به ۷۰ میلی وات انرژی نیاز دارد.

برای درک بهتر انرژی مورد نیاز هر تراشه بهتر است بدانید که با استفاده از باتری گوشی‌های هوشمند معمول، هر تراشه می‌تواند نیاز خود را تا یک هفته تامین کند. انرژی مورد استفاده توسط هر یک از تراشه‌ها کمتر از یک صدم انرژی مورد نیاز برای فعالیت یک پردازنده‌ی قدرتمند اینتل است. در مجموع هر ۴۸ تراشه انرژی کمتری از آنچه که کامپیوتر پی‌سی مصرف می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌دهند.

در حال حاضر آنچه که آی بی اِم توسعه داده برای استفاده در گوشی‌های هوشمند مناسب نیست. انتظار می‌رود در آینده‌ی نزدیک این تراشه‌ها در سایز کوچک‌تر و با قابلیت مصرف بسیار پایین انرژی تولید شده و سازندگان گوشی‌های هوشمند و سایر گجت‌های هوشمند نظیر خودروها مجهز به سیستم رانندگی هوشمند یا پهپادها را مجاب به استفاده از آن‌ها در محصولات خود نمایند.

در صورتی که استفاده از تراشه‌های مبتنی بر شبکه‌های عصبی بصورت تجاری روانه‌ی بازار شود، در این حالت شاهد رشد روز افزون هوش مصنوعی خواهیم بود. همچنین استفاده‌ از کلاد به موجب عدم نیاز به دسترسی به سرورهای هوشمند بسیار کاهش خواهد یافت.

متاسفانه این تراشه‌ها نمی‌توانند امکان یادگیری را در یک شبکه داشته باشند؛ اما در آینده شاهد اضافه شدن آن خواهیم بود. در حال حاضر برای یادگیری انجام یک وظیفه در شبکه باید از یک سوپرکامپیوتر استفاده شود و پس از آنکه شبکه موضوع مورد نظر را فراگرفت، می‌توان از تراشه‌ی TrueNorth برای انجام این وظیفه استفاده کرد. شاید در آینده شاهد این موضوع باشیم که این تراشه‌ها بتوانند الگوریتم یادگیری را در شبکه پیاده کنند که نتیجه‌ی آن ایجاد مغزهای متفکر الکترونیک است.

یقینا بهره‌گیری از معماری جدید در سخت‌افزار نیازمند بکارگیری نرم‌افزاری جدید با تمرکز روی قابلیت‌های جدید است. آی بی اِم به همین منظور دانشمندان از ۳۰ موسسه‌ی تحقیقاتی در پنج قاره را دعوت کرده تا پس از مشاهده‌ی سیستم توسعه یافته، تراشه‌های تولید شده را در اختیار مخصصان قرار دهد تا از این طریق و با کمک محققان روش‌های تولید یک نرم‌افزار بهینه و مناسب برای تراشه‌های مبتنی بر شبکه‌های عصبی را بیابند.

با نزدیک شدن به آخرین روزهای بقای قانون مور در دنیای ریزپردازنده‌ها، این فناوری اهمیتی دو چندان پیدا می‌کنند. به قطع یقین ظهور این فناوری‌ها بصورت تجاری مرز دانش را بسیار گسترده‌تر از پیش خواهد کرد؛ چرا که با توجه به وابستگی دانش بشری به قدرت پردازشی رایانه‌ها، افزایش این قدرت رابطه‌ی مستقیمی با افزایش قدرت بشر برای اکتشافات جدید و حل معماهای جهان هستی دارد. مغز انسان بطور متوسط از وجود بیش از ۱۰۰ میلیارد نئورون بهره می‌برد. در صورتی که دانشمندان موفق به کشف الگوریتم‌های فکری در انسان شده و به شبیه‌سازی این الگوریتم‌ها در دنیای نرم‌افزار بپردازند، می‌توان با استفاده از ۲۰۰۰ بسته‌ی ۴۸ تایی تراشه‌ی TrueNorth، به شبیه‌سازی کارکرد مغز انسان پرداخت.

البته با کمی محاسبه می‌توان دید که حجم این سیستم یک اتاق را اشغال کرده و انرژی مورد نیاز برای راه‌اندازی آن کمی کمتر از انرژی مورد نیاز یک خودروی الکتریکی خواهد بود؛ از این‌رو نمی‌توان TrueNorth را به عنوان هدف غایی شبکه‌های عصبی و یک دستاورد نهایی بزرگ تعبیر کرد؛ بلکه این تراشه چراغ راهی است که پیشرفت بشر در گرو توسعه‌ی هر چه بیشتر آن نهفته است.

نکته‌ی دیگری که یافته‌‌های جدید در آدمی القا می‌کند، پی بردن به عظمت خداوند از طریق درک پیچیدگی‌های موجود در بدن انسان است.

نظر شما در این خصوص چیست؟