Nedávná vědecká studie, jejímž autorem byl šéf výzkumného ústavu společnosti IBM Dharmendra Modha, prokázala, že i ty nejvýkonnější superpočítače lidský mozek hravě strčí do kapsy. Možná i proto v počítačových laboratořích vznikají projekty, které by tento propastný rozdíl měly alespoň částečně smazat.

Mozek je schopen zvládnout 38 000 trilionů operací za vteřinu. Současný nejvýkonnější počítač světa, Jaguar XT, který nechala postavit Národní laboratoř v Oak Ridge v americkém státě Tenessee, je rád, že zvládne necelé dva tisíce trilionů operací za vteřinu. Člověk má bohužel smůlu, že průměrně využívá necelých deset procent své mozkové kapacity. Ovšem, počítače si takovou ztrátu nemohou dovolit. „Tím nejzásadnějším je schopnost počítače prostřednictvím senzorů registrovat okolí a inteligentní formou s ním komunikovat,“ uvedl Modha.

Jak napodobit mozek?

Úkol vytvořit počítač se schopnostmi lidského mozku je sice obtížný, ale zdá se, že nikoliv neřešitelný. Na superpočítačové konferenci SC 09 ohlásila společnost IBM významný pokrok v úsilí o vytvoření počítačového systému, který simuluje a napodobuje funkce mozku, jako jsou smyslová vnímání, akce, komunikace a učení. Zároveň se mozku blíží i v energetické nenáročnosti a kompaktní velikosti.
Výzkumný tým, zaměřený na kognitivní výpočetní technologie tvrdí, že dosáhl nezanedbatelných úspěchů v rozsáhlé simulaci mozkové kůry a v novém algoritmu, který syntetizuje neurologická data. Tyto dva zásadní milníky potvrzují, že je skutečně možné vyrobit kognitivní počítačový čip. Zatímco při výrobě běžných počítačů se algoritmy stanovují od základu, mozek je jimi již vybaven a využívá je při řešení konkrétních úkolů.

Snad už za dva roky…

Vědci IBM Research v americkém Almadenu ve spolupráci s kolegy z Národní laboratoře Lawrence Berkeley uskutečnili první simulaci mozku téměř v reálném čase, která přesáhla rozsah kočičí mozkové kůry – obsahovala miliardu neuronů a 10 bilionů jednotlivých spojů mezi nimi, jež jsou schopny se učit.
Tyto pokroky poskytnou zajímavý nástroj pro zkoumání výpočetní dynamiky mozku a přibližují tým k jeho cíli. Tím je vybudování kompaktního, energeticky nenáročného čipu využívajícího nanotechnologii a inovace v oblasti paměti na principu fázových přeměn (phase-change memory) a magnetických tunelových přechodů (MTJ).
Pro uskutečnění první simulace mozku téměř v reálném čase, která přesahuje rozsah kočičí mozkové kůry, vytvořil tým speciální simulátor, jež v sobě spojuje nespočet inovací z výpočetní, paměťové a komunikační oblasti a také sofistikované biologické detaily z neurofyziologie a neuroanatomie. Tento vědecký přístroj, podobně jako lineární urychlovač nebo elektronový mikroskop, je rozhodujícím nástrojem pro testování hypotéz o struktuře, dynamice a funkci mozku.
Algoritmus v kombinaci s tímto simulátorem umožňuje vědcům experimentovat s různými matematickými hypotézami o funkci mozku a také o tom, jak struktura ovlivňuje funkci, a zkoumat základní mikro a makroskopické výpočetní obvody mozku. Počítač, který by byl schopen napodobovat funkci mozku, by mohl být hotov už v roce 2012.

Nejvýkonnější počítače světa

1. Jaguar Cray XT5   1, 759 petaflopů
2. Roadrunner        1, 042 petaflopů
3. Kraken Cray XT5   0, 832 teraflopů

Lidský mozek  38 petaflopů!