IBM imita il cervello umano con SyNAPSE

SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics) è un progetto avviato nel 2008 da IBM, in collaborazione con la DARPA, con l’obiettivo di creare un sistema di calcolo cognitivo in grado di simulare le funzioni del cervello umano. Nel corso degli anni sono stati aggiunti vari tasselli all’architettura, fino ad arrivare oggi allo sviluppo di un ecosistema software basato su un modello di programmazione completamente differente da quello utilizzato dai tradizionali computer.

Il primo risultato positivo è stato ottenuto nel 2009, quando gli scienziati sono riusciti a simulare il funzionamento del cervello di un gatto contenente un miliardo di neuroni e 10 trilioni di sinapsi. Circa due anni dopo, nel 2011, IBM ha realizzato una nuova generazione di chip in silicio formati da una rete configurabile di core neurosinaptici che elaborano le informazioni utilizzando memoria (neuroni), processori (sinapsi) e collegamenti (assoni).

Tutti i processori moderni sono basati sull’architettura di Von Neumann, quindi eseguono i calcoli in modo sequenziale e usano linguaggi di programmazione specifici. La nuova architettura TrueNorth di IBM, invece, elabora i dati in maniera parallela, distribuita e asincrona. Per questo motivo è stato creato un ecosistema software in grado di sfruttare i chip neurosinaptici, e un completo ciclo di sviluppo, dalla progettazione fino al deployment, passando per il debugging.

Il componente principale dell’ecosistema è il simulatore, un enorme network costituito da 2 miliardi di core neurosinaptici e 100 trilioni di sinapsi. Ogni core contiene 256 neuroni digitali che simulano i neuroni biologici, elaborando le informazioni in maniera deterministica e stocastica, e fornendo risposte anche sulla base degli input dei neuroni vicini. I “programmi” sono ottenuti componendo un numero variabile e riutilizzabile di mattoni base, denominati corelet. TrueNorth possiede una libreria di 150 corelet, ognuno dei quali esegue un determinato task.

L’obiettivo a lungo termine di IBM è progettare un chip con 10 miliardi di neuroni e 100 trilioni di sinapsi, che consuma solo un kW di potenza e occupa meno di due litri di volume. Un sistema costituito da questi chip sarebbe in grado di registrare ed elaborare una grande quantità di dati in tempo reale, senza utilizzare algoritmi predeterminati, proprio come il cervello umano. Per la fase successiva del progetto SyNAPSE, la DARPA ha stanziato altri 12 milioni di dollari, portando la cifra totale a 53 milioni di dollari.