Pesquisadores da IBM desenvolvem computadores que simulam o córtex cerebral

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A IBM anunciou um progresso significativo para a criação de um sistema de computador que simula e emula as habilidades do cérebro para a sensação, percepção, ação, interação e cognição, enquanto rivalizando com baixo consumo de energia do cérebro e consumo de energia e tamanho compacto.

A equipe de computação cognitiva, conduzida pela IBM Research, tem conseguido avanços significativos na simulação em grande escala cortical e um novo algoritmo que sintetiza os dados neurológicos – dois grandes marcos que indicam a viabilidade de construir um chip de computação cognitiva. Isso significa dizer que eles estão simulando os processos neurológicos mais comuns; ou ainda, que eles estão simulando um cérebro em tamanho reduzido. Recomendo chamar Sarah Connors e Thomas Anderson para averiguarem isso.

Os cientistas, da IBM Research, Almaden, em colaboração com colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, realizaram a primeira simulação em tempo real de um cérebro que excede a escala do córtex cerebral de um gato, o que pode parecer pouco e completamente sem graça, mas se levarmos em consideração que tal cérebro foi produto de milhões (sim, MILHÕES) de anos de evolução biológica do tecido nervoso, partindo de células sensíveis, passando por notocordas e finalmente chegando no cérebro dos mamíferos, acho que conseguir fazer tal simulação foi um ganho e tanto.

Além disso, em colaboração com pesquisadores da Universidade de Stanford, os cientistas da IBM desenvolveram um algoritmo que explora a arquitetura de supercomputação Blue Gene, com o objetivo de medir e mapear as conexões entre todas as localizações corticais e sub-corticais no cérebro humano, através por imageamento de difusão de ressonância magnética. Mapeamento do esquema elétrico do cérebro é fundamental para desembaraçar a sua vasta rede de comunicações e compreensão de como ele representa e processa a informação.

Basicamente – e de forma MUITO resumida – os processos cerebrias se dão por neurotransmissores, que possibilitam a transferência de fluxos de elétrons, em todo córtex cerebral. Em linguagem leiga, o uqe acontece é que fica corrente elétrica passeando pra lá e pra cá, e cada ligação de um neurônio com outro é o que se chama “sinapse”. Quanto mais sinapses, maior será a fluxo dessa corrente elétrica simultaneamente, e melhor será sua capacidade cognitiva. Em outras palavras, quanto mais sinapses, mais espertinho você fica. Quanto mais espertinho você fica, mais sinapses são criadas e assim sucessivamente. Isso de forma MUITO resumida.

Os avanços conseguidos pelos pesquisadores irão propiciar a exploração da dinâmica computacional do cérebro, não só do bichano, mas sua também. O trabalho da equipe está para quebrar o modelo computacional de Von Neumann, a fim de satisfazer os requisitos do sistema de instrumentação e do mundo interconectado de amanhã.

Com o mundo da computação pessoal, somos responsáveis, a cada momento, por gerar toneladas de informação. A questão fundamental no futuro é: O que fazer com esta infeormação toda? E, pior, como separar o que realmente presta nela? Necessitamos atualmente de novos tipos de sistemas de computação, de forma que possa lidar sem atropelo com a miríade de padrões e um universo de tipos de dados, não só digitais, como sensoriais também. Analisar, processar e indexar tudo isso requer novas tecnologias de inteligência artificial, de fomra similar à nossa, só que mais rápida e eficiente, de modo a lidar com a ambigüidade encontrada em ambientes complexos do mundo real.

No mundo empresarial, decisões demandam rapidez nas análises de toos os dados obtidos, de fomra que isso possa ser computado, a fim de que gerentes e administradores possam tomar decisões acertadas, ou isso implicará em falência, ou, no mínimo, um prejuízo daqueles.sta lógica.

Para executar a primeira simulação em tempo real do cérebro, a equipe construiu um simulador cortical, que incorpora uma série de inovações em computação, memória e comunicação, bem como sofisticados detalhes biológicos de neurofisiologia e neuroanatomia. Esta ferramenta científica, semelhante a um acelerador linear ou um microscópio eletrônico, é um instrumento crítico utilizado para testar hipóteses sobre a estrutura do cérebro, dinâmica e função. A simulação foi realizada utilizando o simulador cortical, com 147.456 CPUs e 144 terabytes de memória principal. Acho que dá pra jogar Crysis noi máximo com ele. Ou, pelo menos, um campo minado.

O algoritmo, quando combinado com o simulador cortical, permite que os cientistas façam experimentos com várias hipóteses matemáticas de função do cérebro e da sua estrutura.

Após a conclusão com êxito da fase 0, IBM e seus parceiros universitários receberam, recentemente, uma verba de uma bagatela de US$ 16,1 milhões, através de um financiamento adicional da Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) para a Fase 1 do Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics – conhecido como SyNAPSE. Esta fase de investigação incidirá sobre os componentes, o cérebro, como a arquitetura e simulações para construir um protótipo do chip. A missão a longo prazo, de iniciativa do setor de computação cognitiva da IBM é descobrir e demonstrar os algoritmos do cérebro e proporcionar baixo consumo de energia, computadores compactos e uso de energia significativamente menor do que os atuais sistemas de computação.

O objetivo do programa SyNAPSE é para criar novos componentes eletrônicos e novas arquiteturas que possam compreender, adaptar-se e responder a ambientes com informações de diversas formas, incluindo também capacidades encontradas nos cérebros biológicos. De forma diferente da computação convencional, a computação cognitiva utiliza unidades computacionais isoladas, mas que trabalham juntas (aka neurônios e sinapses), e que são implementadas em um ambiente mesclado entre o analógico e o digital, de forma assíncrona e tolerante a falhas.

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Sobre André Carvalho

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