Μέχρι πρόσφατα, στον τομέα της υψηλής τεχνολογίας υπήρχε μια κοινώς αποδεκτή αντίληψη: για να εκτελέσεις σύνθετους φυσικούς υπολογισμούς, απαιτείται ένας μεγάλος, ενεργοβόρος υπερυπολογιστής. Για εργασίες όπως η αναγνώριση προσώπων ή φωνών, η τεχνητή νοημοσύνη (AI) είναι ο βασικός παίκτης. Ωστόσο, μια πρωτοποριακή έρευνα από το Sandia National Laboratories έρχεται να αμφισβητήσει αυτό το συμβατικό δόγμα, αποδεικνύοντας ότι η τεχνολογία που μιμείται τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου διαθέτει εξαιρετικές ικανότητες για την επίλυση трудных μαθηματικών προβλημάτων.
Οι ερευνητές Brad Aimone και Brad Theilman παρουσίασαν έναν καινοτόμο αλγόριθμο που επιτρέπει σε νευρομορφικά τσιπ να επιλύουν μερικές διαφορικές εξισώσεις (PDEs). Για αυτούς που δεν είναι εξοικειωμένοι, αυτές οι εξισώσεις περιγράφουν φαινόμενα από την κίνηση του ανέμου και τη διάδοση του ήχου έως τη συμπεριφορά των υλικών υπό πίεση και τις κλιματικές προγνωστικές μοντελοποιήσεις.
Το πιο εντυπωσιακό δεν είναι απλά ότι οι ερευνητές κατάφεραν να λύσουν αυτές τις εξισώσεις, αλλά ο τρόπος που το έκαναν. Χρησιμοποιώντας το νευρομορφικό υλικό Loihi 2 της Intel, ο αλγόριθμος με την ονομασία NeuroFEM κατάφερε να επιλύσει αυτά τα προβλήματα με ακρίβεια συγκρίσιμη με αυτή των παραδοσιακών υπολογιστών, αλλά με σημαντικά μειωμένη ενεργειακή κατανάλωση.
Η σημασία του εγκεφάλου στη διαδικασία
Οι σύγχρονοι υπερυπολογιστές βασίζονται κυρίως στη “λογική της ωμής βίας”, εκτελώντας δισεκατομμύρια υπολογισμούς με πολλαπλά ενεργειακά κόστη. Αντίθετα, τα νευρομορφικά συστήματα λειτουργούν όπως οι νευρώνες μας: επεξεργάζονται πληροφορίες μόνο όταν είναι αναγκαίο, παραμένοντας αδρανείς κατά την διάρκεια που δεν χρειάζονται.
«Επί δεκαετίες πιστεύαμε ότι οι νευρομορφικοί υπολογιστές ήταν περιορισμένοι σε αναγνωρίσεις μοτίβων, όπως αυτά που ανήκουν στο AI», εξηγούν οι ερευνητές. Η νέα αυτή μελέτη αποδεικνύει ότι μπορούν να διαχειριστούν και αυστηρά μαθηματικά προβλήματα, προσφέροντας άμεσες λύσεις στο κρίσιμο ενεργειακό ζήτημα των σύγχρονων data centers.
Το μέλλον με νευρομορφικούς υπολογιστές
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέες δρόμους για εφαρμογές που επηρεάζουν την καθημερινότητά μας και την ασφάλεια:
- Κλιματικά Μοντέλα: Ακριβέστερες προβλέψεις καιρού και κλιματικής αλλαγής σε πολύ χαμηλότερο κόστος.
- Μηχανική Υλικών: Δημιουργία νέων, πιο ανθεκτικών υλικών για αεροπλάνα και κτίρια.
- Ιατρική: Βελτίωση της κατανόησης βιολογικών διαδικασιών που περιγράφονται μέσω εξισώσεων ροής.
Επιπρόσθετα, η έρευνα αυτή μας παρέχει μια αναπάντεχη “παρενέργεια”: μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Όπως αναφέρει ο Aimone, «ασθένειες του εγκεφάλου θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως ασθένειες υπολογισμού». Κατανοώντας πώς τα νευρομορφικά κυκλώματα επιλύουν εξισώσεις, πλησιάζουμε στην κατανόηση του πώς ο βιολογικός εγκέφαλος ελέγχει περίπλοκες κινήσεις, όπως το χτύπημα μιας μπάλας του τένις.
