Ο πρώτος νευρομορφικός υπερυπολογιστής καταναλώνει ενέργεια όσο ο ανθρώπινος εγκέφαλος

Μέχρι σήμερα, στον κόσμο της υψηλής τεχνολογίας υπήρχε ένας άγραφος κανόνας: αν θέλεις να τρέξεις πολύπλοκα φυσικά μοντέλα, χρειάζεσαι έναν τεράστιο, ενεργοβόρο υπερυπολογιστή. Αν θέλεις να αναγνωρίσεις πρόσωπα ή φωνές, χρησιμοποιείς τεχνητή νοημοσύνη (AI). Μια νέα έρευνα όμως από τα Sandia National Laboratories έρχεται να θολώσει αυτά τα όρια, αποδεικνύοντας ότι η τεχνολογία που μιμείται τον ανθρώπινο εγκέφαλο είναι ικανή για πολύ "σκληρότερα" μαθηματικά από ό,τι πιστεύαμε.

Οι ερευνητές Brad Aimone και Brad Theilman παρουσίασαν έναν νέο αλγόριθμο που επιτρέπει σε νευρομορφικά τσιπ να επιλύουν μερικές διαφορικές εξισώσεις (PDEs). Για τους μη μυημένους, αυτές οι εξισώσεις περιγράφουν τα πάντα, από το πώς κινείται ο άνεμος και πώς διαδίδεται ο ήχος, μέχρι το πώς συμπεριφέρονται τα υλικά υπό πίεση και πώς εξελίσσεται το κλίμα.

Το εντυπωσιακό δεν είναι απλώς ότι τις έλυσαν, αλλά το πώς. Χρησιμοποιώντας το νευρομορφικό υλικό Loihi 2 της Intel, ο αλγόριθμος (με την ονομασία NeuroFEM) κατάφερε να λύσει αυτά τα προβλήματα με ακρίβεια συγκρίσιμη με αυτή των συμβατικών υπολογιστών, αλλά με μια κρίσιμη διαφορά: την κατανάλωση ενέργειας.

Γιατί ο εγκέφαλος είναι το κλειδί

Οι σημερινοί υπερυπολογιστές λειτουργούν με τη λογική της "ωμής βίας", εκτελώντας δισεκατομμύρια υπολογισμούς με τεράστιο ενεργειακό κόστος. Αντίθετα, τα νευρομορφικά συστήματα λειτουργούν όπως οι νευρώνες μας: επεξεργάζονται πληροφορία μόνο όταν είναι απαραίτητο, παραμένοντας αδρανείς τον υπόλοιπο χρόνο.

«Επί δεκαετίες πιστεύαμε ότι οι νευρομορφικοί υπολογιστές ήταν καλοί μόνο για αναγνώριση μοτίβων, όπως κάνει το AI», εξηγούν οι ερευνητές. Η νέα αυτή προσέγγιση αποδεικνύει ότι μπορούν να ανταπεξέλθουν σε αυστηρά μαθηματικά προβλήματα, προσφέροντας μια λύση στο τεράστιο ενεργειακό πρόβλημα των σύγχρονων data centers.

Τι σημαίνει αυτό για το μέλλον

Η ανακάλυψη αυτή έχει πρακτικές εφαρμογές που αγγίζουν την καθημερινότητά μας και την ασφάλεια:

• Κλιματικά Μοντέλα: Ακριβέστερες προβλέψεις καιρού και κλιματικής αλλαγής με κλάσμα του κόστους.
• Μηχανική Υλικών: Σχεδιασμός νέων, ανθεκτικότερων υλικών για αεροπλάνα και κτίρια.
• Ιατρική: Καλύτερη κατανόηση βιολογικών διαδικασιών που περιγράφονται από εξισώσεις ροής.

Επιπλέον, η έρευνα προσφέρει μια αναπάντεχη "παρενέργεια": μας βοηθά να καταλάβουμε καλύτερα τον ίδιο μας τον εγκέφαλο. Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει ο Aimone, «ασθένειες του εγκεφάλου θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως ασθένειες υπολογισμού». Κατανοώντας πώς τα νευρομορφικά κυκλώματα λύνουν εξισώσεις, ίσως πλησιάζουμε στο να κατανοήσουμε πώς ο βιολογικός εγκέφαλος ελέγχει περίπλοκες κινήσεις, όπως το χτύπημα μιας μπάλας του τένις.