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#People
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Le jour qui a changé tout pour le pionnier de calcul cognitif Dharmendra Modha
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C'est le jour où tout a changé pour Dr. Dharmendra Modha.
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La plupart des personnes ne se rappellent pas le jour précis qu'elles ont réalisé ce qu'elles ont voulu faire avec le reste de leurs vies. Peut-être c'était un jour croquant d'automne à mi-chemin par le lycée, ou le collège d'université ou même.
Mais ce n'est pas le point de droit pour Modha. Son « jour » était le 16 juillet 2004 et il se rappelle l'avec éclat.
D'ici 2004, Modha était déjà bien sur son chemin à être considéré un pionnier de calcul. Il a joint IBM après réception de son célibataire de l'Institut de Technologie de l'Inde dans de l'informatique et son Ph.D. dans l'ingénierie de calcul électrique à l'Université de Californie, San Diego.
Une fois à IBM, Modha a une série de projets extrêmement réussis. Il a inventé un code qui est entré dans chaque unité de disques d'IBM ; il a inventé des algorithmes pour visualiser des données dans les dizaines de milliers de dimensions, qui sont par la suite allées bien à une partie de Watson ; et il a inventé cacher des algorithmes pour de grands systèmes de stockage, qui a produit des milliards de dollars pour IBM au cours des années.
« Mais d'autre part, je me suis rendu compte intensément du caractère fini de la vie, » Modha me suis rappelé au magazine de R&D. « J'ai voulu faire quelque chose qui pourrait exercer un effet paradigme-changeant sur le champ du calcul. Quelque chose qui ferait le monde mieux dans un sens profond. Mais elle a dû avoir peut-être juste un ruban de possibilité du travail. Très un à haut risque, projet de haut-levier. »
Après avoir médité pendant une année sur avec ce qu'à faire après, Modha a monté au juste ce qui il a voulu-le l'idée folle et presque impossible de construire un ordinateur inspiré par le cerveau.
Est-ce que mais, quelqu'un peut vraiment construire un ordinateur inspiré par le cerveau ? Après tout, l'esprit humain revendique environ 100 trillion (de 1014) synapses et 100 milliards (de 1011) neurones mettant le feu à n'importe où de cinq à 50 fois par seconde.
Le point n'était jamais de concurrencer les ordinateurs existants, Modha explique. « Il était toujours, comment pouvons nous compléter les ordinateurs d'aujourd'hui ? »
Le calcul cognitif, ou le calcul inspiré par le cerveau, vise émulent les capacités de l'esprit humain pour la perception, l'action et la connaissance. Les ordinateurs traditionnels sont symboliques, rapides et séquentiels avec un foyer sur la langue et le penser-beaucoup analytique comme le cerveau gauche.
Les puces neurosynaptic Modha et sa conception d'équipe sont beaucoup plutôt le cerveau-lent droit, synthétique, capable d'adresser les cinq sens aussi bien que reconnaissance des structures.
Les TrueNorth-caractéristiques puce-appelées d'aujourd'hui 1 million de neurones, 256 millions de synapses, consomme une puissance de 17 milliwatts et est environ 4 centimètres carrés dans la taille.
Basé sur un algorithme innovateur juste édité en septembre, TrueNorth peut efficacement mettre en application l'inférence avec les réseaux profonds pour classifier des données d'image à 1 200 à 2 600 images par seconde tout en consommant de simples 25 à 275 milliwatts. Ceci signifie que la puce peut détecter des modèles en temps réel de 50 à 100 caméras au l'une fois-chaque avec des pixels de la couleur 32x32 et à information de couler au taux standard de TV de 24 fps-tandis que courant sur une batterie de smartphone pendant des jours sans recharge.
« La nouvelle étape importante fournit un preuve-de-concept palpable que l'efficacité du calcul inspiré par le cerveau peut être fusionnée avec l'efficacité de l'étude profonde, pavant le chemin vers une nouvelle génération de mobile de enjambement de calcul cognitif, le nuage et les ordinateurs géants, » Modha a expliqué.
Les constructions nouvelles d'algorithme outre de la plate-forme renforcée IBM pouvaient livrer à Lawrence Livermore National Laboratory en mars 2016. NS16e appelé, la configuration se compose d'une rangée de 16 puces de processeurs de TrueNorth conçus pour gérer les réseaux à grande échelle qui ne s'adaptent pas sur une puce simple. Le système de NS16e relie ensemble des puces de TrueNorth par l'intermédiaire d'une interface de message-dépassement interpuces intégrée qui n'exige pas les circuits ou les progiciels supplémentaires.
L'algorithme et la version renforcée de TrueNorth est le point culminant de 12 années de ½ de recherche et développement, datant complètement de nouveau à ce jour de juillet en 2004.
Le début et le milieu
Une fois que le projet recevait un feu vert et un placement d'IBM en 2006, Modha a rapidement identifié trois éléments qui étaient cruciaux au succès de son ordinateur : neurologie, superinformatique et architecture.
Après tout, pour construire un ordinateur inspiré par le cerveau, on doit d'abord comprendre comment les travaux de cerveau. Modha et son équipe ont consommé chaque peu des informations disponibles éditées au sujet du cerveau, y compris 30 ans de recherche concernant des neurones. Ils ont fini vers le haut de tracer la plus grande, de fond ligne diagramme du cerveau-qui s'est composé de 383 régions dans le cerveau macabre de singe, illustrant 6 602 connexions.
Sans compter qu'être « l'illustration la plus belle » Modha comme jamais vu, la carte a avec succès fourni aux chercheurs une plate-forme pour étudier le cerveau comme réseau.
L'équipe s'est tournée vers des simulations de superinformatique après. Heureusement, elles n'ont pas dû aller loin pendant qu'IBM possède certaines des étapes importantes les plus importantes dans l'histoire de superinformatique, y compris le développement du Gene/L bleu, du Gene/P bleu et du Gene/Q. bleu.
Modha a effectué une série de plus en plus de plus grand et des simulations de plus en plus plus complexes sur les plus grands ordinateurs géants bleus IBM de gène doit offrir. La plus grande simulation a été faite le Gene/Q- bleu qu'il pouvait simuler un graphique comme un cerveau à une échelle de 100 synapses trillion, ou 1014.
Tandis que c'est la même échelle comme nombre de synapses dans l'esprit humain, là a existé une simulation d'anomalie-le a couru qu'en temps réel 1500x plus lent, même lorsqu'utilisant beaucoup plus simple connectif et le calcul que le cerveau.
« Nous avons figuré qu'un ordinateur hypothétique conçu pour courir les synapses trillion du cerveau 100 en temps réel exigerait une puissance de 12 gigawatts, » Modha a dit, expliquant ce qu'il a appris des simulations d'ordinateur géant. « Qui est assez pour actionner NYC et LA. En revanche, l'esprit humain consomme juste 20 watts. Ainsi, il y a une disparité de milliard-pli derrière les ordinateurs modernes comparés à ce que le cerveau peut faire. Et c'est vraiment ce qui nous a menés au troisième élément. »
Le troisième élément était peut-être le plus risqué, et de ce fait la récompense. Modha a voulu tourner les années 70+ du calcul sur sa tête en concevant une architecture toute neuve qui était complètement différente que l'architecture traditionnelle de von Neumann.
Décrit en 1945 et répandu dans la plupart d'ordinateurs d'aujourd'hui, l'architecture de von Neumann se rapporte à un calculateur numérique électronique qui partage un autobus entre la mémoire de programme et la mémoire de données. Cet autobus partagé mène à une sortie limitée (taux de transfert des données) entre l'unité centrale de traitement et la mémoire comparées à la quantité de mémoire. Ceci signifie que la puissance doit augmenter comme augmentations de taux de communication (fréquence du signal d'horloge).
Naturellement, Modha s'est tourné vers le cerveau pour l'inspiration sur la façon dont concevoir une nouvelle architecture. Sa recherche a indiqué une hypothèse de neurologie que le cerveau se compose de microcircuits canoniques et corticaux, ou de circuits minuscules qui composent le tissu de cortex cérébral. S'appliquant ceci au calcul, Modha a cherché à concevoir une architecture basée sur les modules minuscules qui pourraient être couverts de tuiles pour créer une combinaison système-qui est avec précision ce qui est TrueNorth.
« Pour prouver l'hypothèse, en 2011, nous avons démontré un petit module minuscule, un noyau neurosynaptic avec 256 neurones, l'échelle d'un cerveau de ver, » Modha avons expliqué. « Ce petit module minuscule a formé la base. Alors nous avons rétréci ce noyau dans le secteur par un ordre de grandeur, dans la puissance par deux ordres de grandeur, puis avons couvert de tuiles 4 096 de ces noyaux minuscules pour créer la puce qui s'appelle maintenant TrueNorth. »
L'architecture inspirée par le cerveau de TrueNorth se compose d'un réseau des noyaux neurosynaptic qui sont distribués et actionnés en parallèle. À la différence de l'architecture de von Neumann, le calcul, la mémoire, et la communication de TrueNorth sont intégrés, qui a comme conséquence un environnement de fonctionnement frais (permettant aux puces d'être empilé) et l'opération de puissance faible. Les différents noyaux peuvent échouer mais, comme le cerveau, l'architecture peut encore fonctionner. Noyaux sur la même puce communiquer entre eux par l'intermédiaire d'un réseau entraîné par les événements de sur-puce. Les puces communiquent par l'intermédiaire d'une interface entre puces menant à l'évolutivité sans couture.
Cette version de TrueNorth-literally un ordinateur géant la taille d'un timbre-poste avec la puissance d'une prothèse auditive batterie-debuted en 2014.
La puce de TrueNorth a été développée par le chercheur Dharmendra Modha d'IBM et son équipe à la recherche vers un ordinateur inspiré par le cerveau. Comme le cerveau, TrueNorth fonctionne outre de 1 million de neurones et de 256 millions de synapses. Photos : Recherche d'IBM
Succès par la collaboration
Collaboration-les deux intérieurement et externe-était absolument essentiel au succès de TrueNorth.
« S'il prend un village pour élever un enfant, il porte une communauté pour apporter n'importe quoi de pareil d'un griffonnage au dos d'une serviette à la réalité, » a dit Modha.
Extérieurement, IBM et Modha ont collaboré avec plus de 200 universités, laboratoires de gouvernement, sociétés et associations à but non lucratif Lawrence Livermore National Laboratory, Samsung, Stanford University, Cornell University, liste d'université-le de Colombie va indéfiniment.
Intérieurement, le groupe de Modha a fonctionné avec les laboratoires multiples au sein d'IBM, y compris le laboratoire de semi-conducteur, qui a joué un rôle essentiel en concevant le matériel naissant pour TrueNorth.
En plus, Modha dit que son équipe immédiate était profondément de collaboration, et très plate. Il n'y avait aucune hiérarchie établie afin de souligner un environnement dans lequel la créativité de tous les membres a été considérée. N'importe comment jeune, combien inexpérimenté, combien nouveau au projet, ou combien différent, toutes les perspectives ont été considérées avant que l'équipe ait collectivement arrangé sur une direction unifiée.
En août 2015, Modha a tenu un « TrueNorth de trois semaines Bootcamp, » où il a commencé à dévoiler et enseigner l'écosystème qu'il a développé. Les représentants de plus de 40 universités, laboratoires de gouvernement et associations à but non lucratif représentant cinq continents étaient de service.
« C'était parce que ce que nous avons développé n'est pas une technologie de point, » Modha principal a dit. « Nous avons développé un substrat, une plate-forme qui va révolutionner le calcul d'IoT, de smartphones, de technologie mobile, du calcul inclus, de robotique, de voitures, de caméras, de machines de représentation au nuage et de superinformatique. Ce n'est pas environ une application ou un algorithme ou une architecture, il est vraiment au sujet d'une plate-forme dominante qui pourrait vraiment toucher sur tous les aspects du calcul. Il applique la créativité de la communauté ici pour pousser vraiment les frontières de l'innovation et de la possibilité. »
Un autre aspect qui était essentiel au projet-et demeurera pour recherche continuer-est motivation à long terme. Cette recherche a continué pour plus qu'une décennie, et a supporté dans un climat de R&D qui s'attend à des gains à court terme dans un domaine à long terme.
D'une perspective organisationnelle, l'environnement à IBM est conçu « pour permettre, consolider et protéger des efforts à long terme » de faire au monde un meilleur endroit, selon Modha.
D'une perspective d'équipe Modha a dit qu'il est venu à la conclusion qui la deuxième loi de la thermodynamique (l'entropie de l'univers tend à un maximum) est mauvaise.
« La clé à gérer un projet est sur le long terme deux-pli-connaissent où nous sommes dirigés ainsi on peut continuer à construire la complexité dans la direction désirée, et savent où nous ne sommes pas dirigés afin d'empêcher la deuxième loi de la thermodynamique de s'introduire et de créer la chaleur et l'entropie qui ne promeut pas le mouvement utile. »
La troisième perspective est motivation personnelle. Et pour Modha, elle va complètement de nouveau à cette décision qu'il a fait le 16 juillet 2004 pour créer quelque chose qui supporte par le temps et découvre des principes fondamentaux du calcul au premier rang de la connaissance. Et rendez-le disponible dans le service de faire le travail du monde mieux.
« Qui est ce qui me motive personnellement chaque jour. »
L'extrémité
Avec TrueNorth, IBM a développé un écosystème bout à bout pour des applications se développantes sur ces puces inspirées par le cerveau qui inclut un simulateur, un langage de programmation, des algorithmes d'échantillon/applications, une bibliothèque et un programme d'enseignement.
Il se repose actuellement dans les mains de 430 chercheurs à plus de 40 établissements dans le monde entier, mais-jamais le collaborateur-Modha regarde pour augmenter la base d'utilisateurs encore autre pendant l'année à venir.
en ce qui concerne la puce, Modha dit que les prochaines étapes sont très claires. Pendant les cinq à 10 années suivantes, lui et son équipe veulent créer un ordinateur géant de cerveau-dans-un-boîte-un la taille d'un shoebox avec 10 milliards de neurones et cent synapses trillion qui consomme moins de 1 kilowatt de puissance.
« J'ai un sens palpable que nous sommes à un tournant dans l'histoire du calcul, » Modha ai dit. « Les possibilités technologiques et pratiques sont immenses et pourraient toucher chaque sphère de la science, de technologie, d'affaires, de gouvernement et de société. Je suis optimiste que la valeur durable de notre travail sera l'inspiration d'une façon de penser complètement différente au sujet du calcul. Nous ne sommes pas là encore. TrueNorth est une direction et pas une destination. L'objectif final construit les machines commerciales intelligentes qui permettent une planète cognitive, alors que les industries de transformation. »