Glasphlean le haghaidh billiún euro: an Tionscadal “Brain-on-a-Chip”

Sceallóga neuromorfach, agus stair fhrithdhílse den Tionscadal Brain Daonna

Creidmheas: Pixabay

Má tá tú tiomanta leathbhilliún euro a chaitheamh ar thionscadal taighde amháin, cén pointe a mbeifeá sásta a admháil go ndearna tú botún agus tosú arís? Nuair a ardaíonn ceannaire an tionscadail tacaíocht an phobail trí luí leis na meáin faoi na rudaí a dhéanfaidh an tionscadal? Nuair a dhiúltaíonn an réimse taighde iomlán don tionscadal, agus má shíníonn níos mó ná 500 eolaí sinsearacha litir oscailte ag cáineadh rialachas an tionscadail? Nuair a cheistigh cuid de cheannairí an tionscadail féin a chuspóir? Nuair a aontaíonn tuarascáil neamhspleách, arna coimisiúnú agat, le gach cáineadh amháin atá leibhéalta ag an tionscadal? Nuair nach féidir leis an athbhreithniú is déanaí ar an smaoineamh iomlán leathbhilliún euro a chaitheamh ar aon tionscadal a rá ar an gceann is fearr go bhfuil “roinnt píosaí de ag dul go maith”, ag tabhairt le tuiscint gur cur amú airgid an cháiníocóra an chuid is mó de ?

D’fhulaing an Tionscadal Brain Daonna atá maoinithe ag an AE na faitíos seo go léir. Ach tá sé ina chónaí fós. Mar chreidiúint, tá brainse maoinithe taighde an AE tar éis ollchóiriú iomlán a dhéanamh ar bhainistíocht an Tionscadail, an ceannaire a athrú, agus fís nua a scaoileadh don domhan. Mar sin féin, tá an Tionscadal fós ina praiseach téagartha téipeáilte, braichlis gan staonadh de thionscadail éagsúla ar a bhfuil an lipéad “inchinn”. (Nó, i gcásanna áirithe, gan baint ar bith leis an inchinn ar chor ar bith - “Faisnéisíocht Leighis”, éinne?). Beidh leath bhilliún euro ar a laghad curtha isteach sa rud seo faoin am a thiocfaidh deireadh leis. Is é an sprioc billiún a chaitheamh. Billiún euro. Cé acu a chuireann an cheist: cad eile a d’fhéadfaí a dhéanamh leis an airgead sin?

Tairgim treoirphlean anseo maidir leis an méid a d’fhéadfadh a bheith sa Tionscadal. Tá síolta an treoirphlean seo sa Tionscadal cheana féin; d’fhéadfadh siad a bheith chun tosaigh ón tús. Mar sin déan machnamh air seo mar stair fhrithdhílse den Tionscadal Brain Daonna.

Tosaímid le sÚil Achilles an Tionscadail: níl aon aidhm leis. Tá an Tionscadal maoinithe ag an gcuid “Teicneolaíochtaí atá ag Teacht Chun Cinn” san AE. Tá pointe iomlán an mhaoinithe seo féinmhínitheach: tionscadail a mhaoiniú ar theicneolaíocht nua cheannródaíoch, a feidhmchláir, agus an eolaíocht bhunúsach a chuirfeadh ar chumas na teicneolaíochta seo. Ag croílár aon tionscadail den sórt sin tá an teicneolaíocht nua, agus gach rud timpeall uirthi.

Níl aon teicneolaíocht nua i gcroílár an Tionscadail. Ag an tús, ba é an croí an tsamhail a bhí mionsonraithe go heiticiúil de chúpla míle néarón i cortex francach déagóra (níl, dáiríre, b’fhiú leathbhilliún euro é seo, stop ag giggáil ar chúl). I ndáiríre, níorbh fhiú é: tar éis an chúlslais a dhéanamh, chaith an AE an tsamhail seo ó chroílár an tionscadail go dtí sciathán eile de bhiastán le sciatháin go leor. Agus chuir sé ina ionad: faic.

Ach tá teicneolaíocht nua sa Tionscadal, agus ceann ina bhféadfá tionscadal inchreidte, indéanta, deich mbliana, billiún euro a thógáil: sceallóga neuromorfach.

Tá sceallóga neuromorfach ar cheann de bheirt iarrthóirí ar réitigh fhadtéarmacha ar fhadhb na cumhachta ríomhaireachta. Is é an ceann eile ríomhaireacht chandamach. Cad í an fhadhb seo? B’fhéidir gur thug tú faoi deara nach bhfuil luas an chloig ar an bpróiseálaí i do ríomhaire glúine méadaithe mórán, más ann dó, le cúpla bliain anuas. Táimid tar éis an pointe a bhaint amach nuair nach féidir linn cumhacht próiseála amh na micrishlis a bhrostú níos mó, toisc nach féidir linn na trasraitheoirí iontu a chrapadh i bhfad níos faide gan éifeachtaí aisteach chandamach a rith, nó róthéamh neamhrialaithe a dhéanamh. Is é an réiteach a bhí air go dtí seo ná ilphróiseálaithe a dhéanamh ar shliseanna amháin - ilchroí - chun próiseáil a dhéanamh i gcomhthreo. Ach i gcás roinnt fadhbanna beidh cumhacht ríomhaireachta amh de dhíth orainn i gcónaí. Agus ba mhaith linn i gcónaí go mbeadh próiseálaithe níos éifeachtaí. Agus tá go leor fadhbanna ann nach mór dúinn cumhacht ríomhaireachta a mhéadú go heaspónantúil chun iad a thosú fiú.

Mar sin, an dá réiteach fhadtéarmacha: glacadh le aisteach chandamach, nó sliseanna a dhéanamh a oibríonn cosúil leis an inchinn. Próiseálann brains méideanna ollmhóra faisnéise, go gasta, ag úsáid orduithe méide níos lú cumhachta ná próiseálaí. Mar sin tá sprioc na sceallóga neuromorfach simplí: déan sliseanna a théann faisnéis idir a chomhpháirteanna mar a dhéanann inchinn idir a néaróin - comhthreomhar go mór, go héifeachtúil agus go torann. Is eochair anseo go gcuireann na sceallóga seo faisnéis idir a n-eilimintí ag úsáid spící - ní amháin ar / as cosúil le trasraitheoirí, ach traenacha bíoga. Ligeann sé seo do gach eilimint cóid casta a dhéanamh, rudaí a léiriú de réir ráta na bíoga, uainiú bíoga, nó iad araon. Fuaimeanna aisteach? Cínte; ach tá billiúin dollar infheistithe cheana féin ag IBM, Qualcomm agus daoine eile sna sceallóga neuromorfacha seo.

Is iad na sceallóga neuromorfach an teicneolaíocht nua cheannródaíoch a d’fhéadfaí Tionscadal “Brain-on-a-Chip” a thógáil ina leith.

Seo ansin an treoirphlean, i gceithre phríomhthionscadal:

1. An croí-ardán: sceallóga neuromorfach. Tá an dá fhoireann taighde sliseanna neuromorfach ar an Tionscadal Brain Daonna cheana féin - SpiNNaker agus BrainScaleS - ag bogadh isteach chun dearaí láidre inmharthana ó thaobh na tráchtála de a chruthú dá sceallóga. Ba fhócas lárnach iad seo a mhéadú agus a thástáil.

I measc na dtionscadal iarmhartach ón gcroílár seo bheadh ​​foirne eile dearthóirí sliseanna a dhéanann iniúchadh ar dhearaí coimhthíocha; agus eolaithe ábhair ag fiosrú bealaí chun ábhair choimhthíocha a chomhtháthú - graphene, silicene, agus a leithéid.

2. Eolaíocht bhunúsach ríomh neural. Tá na sceallóga neuromorfacha seo bunaithe ar ár dtuiscint ar an gcaoi a ndéanann néaróin iad féin ríomh. Is trua go bhfuil an t-eolas sin neamhiomlán. D’fhéadfadh aon airleacan nua anseo dearadh na sceallóga seo a chur chun cinn. Nó fiú bealaí iomlána nua a oscailt chun smaoineamh ar cad ba cheart a bheith i sliseanna neuromorfach. Mar sin bheadh ​​infheistíocht i dtacú le tionscadail don eolaíocht bhunúsach faoin gcaoi a ríomhann fíor-néaróin mar chuid lárnach den Tionscadal Brain treoirphlean seo. Ar a laghad, bheadh ​​trí ionsaí ar leithligh ar an bhfadhb seo ag teastáil:

I / Foirne néareolaí atá ag obair ar bhunchlocha na ríofa néaróg, ar na mionsonraí faoin gcaoi a ndéantar néaróin aonair a shreangú le chéile agus faoin gcaoi a bhfreagraíonn néaróin aonair dá n-ionchur. Chuirfeadh siad seo srianta láidre ar fáil maidir leis an gcaoi ar chóir na heilimintí cosúil le néarón de sliseanna neuromorfach a iompar.

II / Foirne néareolaí atá ag obair ar a ndéanann néaróin in situ - conas a imoibríonn siad le hionchur céadfach agus a chuireann faoi deara iompar. Ní oibríonn néaróin ar leithligh óna chéile nó ón domhan. Freagraíonn siad i ngrúpaí móra do ghluaiseacht splancúil cat ag ruaig tar éis éan a phiocadh (buille faoi thuairim a bhfuil á dhéanamh ag mo chat anois); tineann siad i ngrúpaí móra chun an cat a chasadh agus scaoll na n-éan. Chun ríomh na néaróg a thuiscint ní mór dúinn tuiscint a fháil ar an gcaoi a n-idirghníomhaíonn néaróin leis an domhan agus lena chéile.

III / Foirne néareolaí atá ag obair ar leathnú ár stór de na rudaí a mheasann muid a bheith “ríofa” ag néaróin. Sampla lárnach anseo is ea neuromodulators - ceimiceáin, mar shampla dopamine, a scaoiltear i méideanna móra den inchinn, a théann i bhfeidhm go hachomair ar na céadta nó na mílte néarón ag an am céanna. Níl a mhacasamhail de rialú sreabhach, gairid, leathan-scaipthe den sórt sin sa ríomh clasaiceach, agus tá an cumas aige bealaí nua chun smaoineamh ar ríomhaireacht.

3. Teoiric na ríomh neural. Is ionann sceallóga neuromorfach agus imeacht radacach ó dhearadh sliseanna clasaiceach. Go hidéalach, teastaíonn teoiric iomlán uainn maidir leis an gcaoi a ríomhann néaróin chun iad a bharrfheabhsú. Ach má tá ár gcuid sonraí neamhiomlán neamhiomlán, tá ár gcuid teoiricí faoi * conas a ríomhtar néaróin níos snáithe fós. Dá bhrí sin, bheadh ​​foirne teoiriceoirí ag teastáil ó Thionscadal Brain den sórt sin, ag díriú ar theoiric ríomhaireachtúil cheart a bhunú ar an gcaoi a ríomhann néaróin.

Tá dhá dhúshlán mhóra le feiceáil anseo. Ar dtús, tineann néaróin a luaithe a thrasnaíonn a n-ionchur tairseach. Agus braitheann an tairseach éifeachtach seo ar an stair maidir le cathain a scaoil an néarón san am atá thart. Ciallaíonn sé seo gur feistí neamhlíneach iad néaróin féin, nach suim shimplí dá n-ionchur iad a n-aschur. Ní hionann teoiricí neamhlíneach den sórt sin agus teoiricí simplí galánta a dhéanamh.

Ar an dara dul síos, agus b’fhéidir níos measa: ní gá go mbeadh teoiric amháin ann maidir le ríomh neural. Tá ciorcaid éagsúla san inchinn tagtha chun cinn chun fadhbanna éagsúla a réiteach: mar shampla an hippocampus chun an t-am atá thart a léiriú agus a thabhairt chun cuimhne; nó an colliculus uachtarach chun gluaiseacht tobann a bhrath. Tá an liosta gan deireadh. Thabharfadh dúshlán taighde torthúil, más eipiciúil, cibé an bhfuil ann ach réitigh speisialaithe, nó an bhfuil bealach ann chun teoiric ghinearálta a ríomh maidir le ríomh néaróg.

4. Na sceallóga neuromorfach a chur i bhfeidhm. Ar an taobh eile chun sceallóga neuromorfach níos fearr a dhéanamh is ea an bealach is fearr chun iad a úsáid a oibriú amach. Baineann trí úsáid láithreach leis an intinn, gach ceann acu in ann móriarrachtaí taighde a thiomáint:

Múnlaí I / Rith na hinchinne. Is é seo an rogha lánchiorcail: toisc go bhfuil na sceallóga seo ag aithris go díreach ar néaróin, ionas gur féidir linn iad a úsáid chun ciorcaid néaróg a insamhail, chun ár dtuiscint ar an inchinn féin a chur chun cinn. Tá foirne taighde neuromorfach ag iniúchadh an rogha seo cheana féin.

II / Rialú robot. Leis an oibríocht atá acu cosúil le neural, dhealródh sé go nádúrtha go ngníomhódh sceallóga neuromorfach mar phróiseálaithe ar bord do raon leathan robots atá os comhair an fhíorshaol. Ó bheith ar an eolas faoi cá bhfuil sé, agus a fheiceáil cad atá ann, d’fhéadfadh foirne de dhearthóirí róbait leas a bhaint as na sceallóga seo chun cumais éifeachtacha ach láidre a sholáthar dá robots.

III / Intleacht Shaorga. Cé go bhfuil na tairbhí ceannlíne a bhaineann le AI nua-aimseartha - an imirt cluiche stuara, an máistreacht Go, agus mapáil an Tube - go hiontach, tá siad uile bunaithe ar analaí an-simplí le fíor-néaróin. Agus ar chumhacht ríomhaireachta ollmhór. Is ábhar iontais é na héachtaí iontacha a d’fhéadfaí a bhaint amach trí na meon is fearr in AI a iompú ar acmhainneacht sceallóga neuromorfach. Mar shampla, cé mhéad níos fearr a bheadh ​​ann cuardach a dhéanamh ar an gcéad aistriú eile in Go a bheadh ​​in AlphaGo dá mbainfeadh sé leas as cur chuige na hinchinne maidir le cuardach?

Conas a fuaireamar anseo, leis an Tionscadal Brain Daonna, agus ní leis an stair mhalartach seo? Roghnaíodh an dá thionscadal suaitheanta reatha (is é Graphene an ceann eile), gach ceann a fhaigheann an duais leathbhilliún euro, i bpróiseas tairisceana iomaíoch. Beidh daoine a bhfuil cur amach acu ar phróisis tairisceana iomaíocha - mar chóras traenach na RA - ag croitheadh ​​a gcinn ag an bpointe seo. Tugadh roinnt airgid tosaigh do shé thionscadal ionchasacha agus luach bliana do rud éigin a dhéanamh, ansin tuairisciú ar ais. Roghnaíodh an bheirt a raibh an acmhainn is fearr acu. Ach ní cothrom na Féinne a bhí anseo. Bhí tús tosaigh 5 bliana ag an Tionscadal Brain Daonna ar an gcuid eile, toisc gur tógadh é timpeall ar an Tionscadal Brain Gorm a bhí ann cheana. Mar sin bhí aschur á tháirgeadh aige cheana féin, agus d’oibrigh go leor dá gceannairí le chéile cheana féin. Mar sin níor sheas aon rud eile seans.

Ar ndóigh, roghnaigh an AE a gcéad tionscadal suaitheanta eile (Quantum Technology) gan próiseas tairisceana. Tá sé seo ina chúis le roinnt sceitimíní ar a leithéid de “ón mbarr anuas” ag cur a gcuid smaointe ar an bpobal eolaíochta. Ach tar éis díospóireacht an Tionscadail Brain Daonna, is féidir leat a fheiceáil cén fáth ar shocraigh an AE go ndéanfaidís cinneadh cá rachadh a gcéad leathbhilliún euro eile. Agus cén fáth gur cheap siad gur smaoineamh a bheadh ​​ann oibriú tríd an gcaoi a n-oibríonn gach gné de thionscadal leathbhilliún euro le chéile sula dtosaíonn sé air. B’fhéidir nach féidir le hiomaíocht oscailte ar an scála seo oibriú san eolaíocht.

Má rithimid an téip siar go 2012, agus má ghlac an AE cur chuige ón mbarr anuas an chéad uair, b’fhéidir go mbeadh tionscadal Brain Neuromorfach againn. Ach tá go dtí 2023 le rith fós ag an Tionscadal Brain Daonna. Dá mbeadh an AE cluiche, d’fhéadfaimis é a atógáil dóibh fós, mórdhíola.

Ag iarraidh níos mó? Lean muid ag The Spike

Twitter: @markdhumphries

Ar mhaith leat níos mó a fháil amach? Bain triail astu seo: Chun tuilleadh a fháil amach faoi shaincheisteanna an Tionscadail Brain Daonna, léigh imscrúduithe Leonid Schneider ar an praiseach trua a rinne sé roimh a athstruchtúrú, agus ar thuarascáil aisteach suaitheanta FET suaitheanta.

Chun tuilleadh a fháil amach faoi sceallóga neuromorfach léigh píosa iontach Kelly Clancy as New Yorker anseo.