IBM har avdekket den første generasjonen av en datamaskinprosessor som fungerer som en hjerne. I dag har chipen mulighetene til mønstergjenkjenning, bildebehandling, klassifisering og assosiativ lagring. I fremtiden vil det være utstyrt med sansefangst og kan brukes på ulike områder – fra finansmarkedsanalyse til ferskhetskontroll i supermarkedet. Den nye arkitekturen eliminerer også problemer med den klassiske byggemetoden von Neumann. som i økende grad påvirker prosessorene utviklere.
Det er den første kognitive prosessorkjernen som kombinerer databehandling via nevroner, minne i form av synapser og kommunikasjon via axomer, sier Dharmendra Modha til CNET. Forskning utføres innenfor rammen av Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (Synapse) i Defense Advanced Research Projects Agency DARPA.
Målet er å skape et system som ikke bare kan fange og analysere kompleks informasjon via ulike sensorer, men også omprogrammere seg selv via samspill med miljøet. Målet er å gjøre systemet – sammenlignbart med en organisk hjerne – så kompakt og energieffektivt som mulig. Den er utstyrt med 256 nevroner, 262 144 programmerbare synapser og 65 536 byttepunkter for læringsprosessene. Alle komponenter er ikke-organiske, men i deres konstruksjon er de sterkt inspirert av naturens eksempel.
Målet er å utvikle en prosessor med kapasiteten til en pattedyr hjerne, men dens struktur er mer enn en million ganger mer kompleks. I tillegg til seks laboratorier fra IBM deltar fem universiteter i forskningen. Modha kan forestille seg et bredt spekter av applikasjoner for smarte chips i fremtiden. Dette ville teoretisk muliggjøre ekstremt presis analyse av finansmarkedet samt overvåking av globale vannbevegelser, inkludert i tide varsler om tsunamier. I hverdagen kan chipsene hjelpe supermarkedsmedarbeidere å sortere ut varer som har blitt dårlige. Dette er mulig fordi det kan være utstyrt med evnen til å føle følelser, ifølge vitenskapen. Mens de behandler visuelle, lukt og haptiske innganger, er de i stand til å jobbe i forskjellige driftsformer på en gang og i en liten størrelse med mindre enn 20 watt energiinngang. Når de første kommersielle søknadene om de nye sjetongene er tilgjengelige, er fortsatt i stjernene.
Modha håper å introdusere et nytt paradigme innen databehandling. Selv om IBM ser det nye designet som et supplement til konvensjonell datateknologi, unngår prosessorsystemet problemer med datadesign som har vært vanlig i tiår – også kjent som von Neumann eller Princeton-arkitektur. På grunn av den strengt sekvensielle fremgangsmåten er dette knapt utsatt for feil og er fordelaktig fra et programmeringspunkt, men tillater kun individuell, påfølgende instruksjonsprosessering.
I tillegg må bussforbindelsen mellom CPU og minne håndtere både dataene og kommandostrømmen, og bli mer og mer av en flaskehals. Dette har blant annet en negativ innvirkning på utviklingen av raskere minnemoduler, hvis latenstider ikke kan holde tritt med prosessorens klokkefrekvenser, skriver chipprodusent Intel i en whitepaper fra 2005. Dette bør ikke påvirke den nye teknologien ettersom det integrerer hukommelse i prosessoren og masteren hendelsesbasert desentralisert og parallell behandling av innganger.