Nhà nghiên cứu tại Đại học Manchester, Anh vừa bật lên chiếc siêu máy tính mạnh nhất thế giới, được thiết kế để bắt chước não người. Đây sẽ là bước tiến quan trọng để xây dựng một bộ não bằng silicon.
Việc dùng máy tính để giả lập não bộ có tên chính là ngành tin học hình thái thần kinh - neuromorphic computing, là lĩnh vực phát triển rất nhanh. Mọi khía cạnh nghiên cứu đều tập trung vào việc xây nên một con chip máy tính có cấu trúc và phương pháp xử lý thông tin giống với não bộ.
Điều này không chỉ cho phép ta tạo ra một mô hình não chính xác, mà còn sản xuất được robot suy luận và đưa quyết định dựa trên những gì chúng nhìn được thông qua computer vision.
Một trong những trở ngại công nghệ lớn nhất là tạo ra phần cứng có khả năng xử lý tương đương được với cái "máy tính" trong hộp sọ con người. Siêu máy tính mới tại Manchester gồm 1 triệu lõi xử lý, thực hiện được 200 nghìn tỷ phép toán mỗi giây. Các nhà khoa học tại Đại học Manchester đã nghiên cứu và phát triển nó từ năm 2006.
Trái tim của cỗ máy là một con chip máy tính đặc biệt, gồm 18 lõi xử lý nằm gọn ghẽ trong một không gian nhỏ. Hơn 55.000 con chip như vậy được nối với nhau để cung cấp năng lực xử lý cho hàng triệu lõi xử lý khác. Đây là thiết kế siêu máy tính mới, có tên "Kiến trúc mạng Neural Lên cao đột ngột – Spiking Neural Network Architecture", gọi tắt là SpiNNaker.
Trong não bộ con người, các neuron liên lạc với nhau bằng những tín hiệu năng lượng điện hóa học nhảy vọt lên đột ngột, các "spike". Một spike đơn lẻ không chứa nhiều thông tin, nhưng khi hàng trăm triệu spike cùng tỏa sáng một lúc, một lượng lớn thông tin sẽ được truyền đi. Nhận thức của con người được cấu thành từ hàng trăm triệu spike như vậy đó.
Cấu trúc con chip SpiNNaker 18 lõi.
Siêu máy tính sử dụng cấu trúc SpiNNaker mượn thiết kế não bộ: các bộ xử lý trung tâm sẽ gửi đi hàng tỷ những gói thông tin nhỏ tới hàng chục ngàn điểm nhận trải khắp hệ thống.
Nó khác với cách máy tính thông thường truyền thông tin – máy tính thông thường gửi đi một gói dữ liệu lớn hơn nhiều, bởi nó phải hướng dẫn toàn hệ thống cách truyền tin. Siêu máy tính SpiNNaker giảm kích cỡ gói thông tin bởi lẽ việc truyền tin được xử lý hết trong các con chip.
Hiểu một cách đơn giản: máy tính thông thường gửi tin như gửi đi mỗi gói bưu kiện kèm địa chỉ gửi và nhận, dán một con tem; siêu máy tính SpiNNaker gửi bưu kiện theo kiểu người nhận nào cũng sở hữu một "shipper" riêng, biết hết đường đi lối lại rồi nên không cần thêm địa chỉ vào làm gì.
"SpiNNaker thay đổi cách ta phân tích các hoạt động của máy tính thông thường", Steve Furber, nhà khoa học máy tính công tác tại Đại học Manchester nói. "Về cơ bản, chúng tôi tạo ra một cỗ máy hoạt động như bộ não người chứ không giống máy tính truyền thống. Thú vị lắm!".
Furber và các cộng sự nhắm tới mục tiêu giả lập được một tỷ neuron trong thời gian thực, bằng chính siêu máy tính SpiNNaker có sức mạnh khủng khiếp.
Đúng là con số "một tỷ neuron" nhiều hơn bất cứ hệ thống máy tính nào ngày nay có thể làm, nhưng nó mới bằng khoảng 1% số neuron trong não người. Não ta có trung bình 100 tỷ neuron cơ.
Nhưng chặng đường vĩ đại nào cũng đều có bước đầu tiên! Hơn nữa, ta có thể khám phá được rất nhiều thứ từ siêu máy tính SpiNNaker. "Các nhà khoa học thần kinh có thể dùng SpiNNaker để mở khóa bí mật về cách hoạt động của não bộ con người, thông qua những chương trình giả lập quy mô lớn chưa từng có", Furber tự hào nói.
Tham khảo Motherboard