拥有100万个处理器的“人脑”超级计算机首次研究成功

图片来源:曼彻斯特大学

世界上最大的神经形态超级计算机设计和制造工作方式与人类大脑相同,第一百万个处理器核心,并且是第一次开启。

新成立的百万处理器核心尖峰神经网络架构(SpiNNaker)机器每秒能够完成超过2亿次动作,其每个芯片都有1亿个移动部件。

为了达到这一点,它已经获得了1500万英镑的资金,20年的构思和超过10年的建设,最初的建设可以追溯到2006年。该项目最初由EPSRC资助,现在得到欧洲人的支持脑项目。它正在11月2日星期五首次开启。

SpiNNaker机器是在曼彻斯特大学计算机科学学院设计和制造的,它可以比地球上任何其他机器实时建模更多的生物神经元。

生物神经元是神经系统中存在的基本脑细胞,主要通过发出纯电化学能的“尖峰”来进行交流。神经形态计算使用包含电子电路的大规模计算机系统来模拟机器中的这些尖峰。

SpiNNaker是独一无二的,因为与传统计算机不同,它不通过标准网络从A点到B点发送大量信息进行通信。相反,它模仿大脑的大规模并行通信架构,同时向数千个不同的目的地发送数十亿的少量信息。

计算机工程教授史蒂夫·弗伯(Steve Furber)构思了这种计算机的最初想法,他说:“SpiNNaker完全重新思考传统计算机的工作方式。我们基本上创造了一种机器,它更像大脑而不是传统计算机,这非常令人兴奋。

“该项目的最终目标始终是在一台计算机中用于实时大脑建模应用的一百万个核心,我们现在已经实现了它,这太棒了。”

计算机的创造者最终的目标是实时模拟多达十亿个生物神经元,现在又向前迈进了一步。为了了解规模,小鼠大脑由大约1亿个神经元组成,人类大脑比这大1000倍。

10亿个神经元是人类大脑规模的1%,它由不到1000亿个脑细胞或神经元组成,这些神经细胞通过大约1千万亿(即1个有15个零)突触高度互连。

那么,什么是百万核心的处理器计算机模仿大脑的工作方式呢?它的一个基本用途是帮助神经科学家更好地理解我们自己的大脑是如何工作的。它通过运行极其大规模的实时模拟来实现这一点,这在其他机器上是不可能实现的。

例如,SpiNNaker已被用于模拟一系列孤立脑网络中的高级实时处理。这包括一个皮质区段的80,000个神经元模型,大脑的外层接收和处理来自感官的信息。

它还模拟了一个叫做基底神经节的大脑区域 - 这是一个受帕金森病影响的区域,这意味着它具有巨大的科学神经学突破潜力,如药物测试。

SpiNNaker的强大功能最近甚至被用来控制机器人SpOmnibot。该机器人使用SpiNNaker系统来解释实时视觉信息并导航到某些对象而忽略其他对象。

Furber教授补充说:“神经科学家现在可以使用SpiNNaker 通过运行前所未有的大规模模拟来帮助解开人类大脑如何工作的一些秘密。它还可以作为实时神经模拟器,允许机器人专家将大规模神经网络设计到移动设备中机器人,所以他们可以灵活,低功耗地走路,说话和移动。“

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