Científicos de IBM muestran planos para una computación similar a la del cerebro

Para crear una computadora tan poderosa como el cerebro humano, quizás primero necesitemos construir una que funcione más como un cerebro. Hoy, en el Internacional Conferencia conjunta sobre redes neuronales En Dallas, los investigadores de IBM darán a conocer una arquitectura informática radicalmente nueva diseñada para llevar ese objetivo a su alcance. Utilizando simulaciones de enorme complejidad, muestran que la arquitectura, llamada TrueNorth, podría conducir a una nueva generación de máquinas que funcionen más como cerebros biológicos.

Estimulante visualmente: TrueNorth se puede utilizar para simular el procesamiento de una retina. Esta imagen muestra el disparo de neuronas virtuales en tal sistema.

El anuncio se basa en los proyectos en curso de IBM en computación cognitiva. En 2011, el equipo de investigación lanzó chips de computadora que utilizan una red de núcleos neurosinápticos para administrar la información de una manera que se asemeja al funcionamiento de las neuronas en un cerebro (ver New Chips Compute More Like We Do de IBM). Con TrueNorth, los investigadores demuestran una forma de usar esos chips para tareas específicas y muestran que el enfoque podría usarse para construir, entre otras cosas, un sensor visual de inspiración biológica más eficiente.

No tiene sentido tomar un lenguaje de programación de la era anterior e intentar adaptarlo a una nueva arquitectura. Es como una clavija cuadrada en un agujero redondo, dijo Dharmendra S. Modha , el investigador principal. Tienes que repensar la noción misma de lo que significa la programación.

En una serie de tres artículos publicados hoy, el equipo de Modha detalla el sistema TrueNorth y sus posibles aplicaciones.

La mayoría de los sistemas informáticos modernos se basan en la arquitectura de Von Neumann, con unidades separadas para almacenar información y procesarla secuencialmente, y utilizan lenguajes de programación diseñados específicamente para esa arquitectura. En cambio, TrueNorth almacena y procesa información de forma distribuida y paralela, como las neuronas y las sinapsis de un cerebro.

El equipo de Modha también ha desarrollado un software que se ejecuta en una supercomputadora convencional, pero simula el funcionamiento de una red masiva de núcleos neurosinápticos, con 100 billones de sinapsis virtuales y dos mil millones de núcleos neurosinápticos.

Cada núcleo de la computadora neurosináptica simulada contiene su propia red de 256 neuronas, que operan utilizando un nuevo modelo matemático. En este modelo, las neuronas digitales imitan la naturaleza independiente de las neuronas biológicas, desarrollando diferentes tiempos de respuesta y patrones de activación en respuesta a la información de las neuronas vecinas.

Los programas se escriben utilizando planos especiales llamados corelets. Cada corelet especifica el funcionamiento básico de una red de núcleos neurosinápticos. Los corelets individuales se pueden vincular en estructuras cada vez más complejas, anidadas, dice Modha, como muñecas rusas.

TrueNorth viene con una biblioteca de 150 corelets prediseñados, cada uno para una tarea en particular. Un corelet puede detectar movimiento, por ejemplo, mientras que otro puede clasificar imágenes por color. TrueNorth también incluye un plan de estudios para ayudar a los académicos y, eventualmente, a los clientes a aprender a usar el sistema.

Karlheinz Meier , codirector del Proyecto Cerebro Humano de la Unión Europea, dice que las arquitecturas informáticas no tradicionales como TrueNorth no están pensadas como un reemplazo de los dispositivos existentes, sino como puertas de entrada a mercados tecnológicos completamente nuevos. Por ejemplo, podrían usarse para resolver algunos problemas relacionados con big data que el enfoque tradicional de Von Neumann no puede desenredar.

Si miras qué arquitectura ya puede [resolver estos problemas] hoy, es el cerebro, dice Meier. Aprendemos de los datos. No tenemos algoritmos predeterminados. Somos capaces de hacer predicciones y relaciones causales incluso en situaciones que nunca antes habíamos visto.

Por ejemplo, los investigadores esperan utilizar TrueNorth para desarrollar sistemas tan poderosos como la visión humana. El cerebro clasifica más de un terabyte de datos visuales cada día, pero requiere poca energía para hacerlo. IBM e iniLabs, una empresa asociada en Zurich, planean involucrar a TrueNorth en el desarrollo de un sensor visual.

El equipo imagina que la tecnología algún día llegará a las máquinas cotidianas como los teléfonos inteligentes y los automóviles. Planean continuar perfeccionando el software, que se deriva de un modelo básico de cómo funciona el cerebro y no está restringido por preguntas duraderas sobre cómo funciona realmente el cerebro.

En este punto, no queremos más conocimientos de la neurociencia hoy. No estamos limitados por eso, dice Modha. Estamos ampliando los límites de lo que las computadoras pueden hacer de manera eficiente.

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