Interligados em uma complexa estrutura toroidal, as sinapses cerebral serão representadas por informações trocadas entre no interior de cada núcleo dos processadores, simulando o que ocorre nas conexões dos neurônios. Os pesquisadores da Universidade de Manchester, na Inglaterra, preparam a maior simulação de um verdadeiro cérebro eletrônico de todos os tempos. A equipe coordenada pelo professor Steve Furber, tem a pretensão de simular um cérebro com 1 bilhão de neurônios interligados entre si somente utilizando 50.000 microprocessadores simples. As constantes comparações, entre o cérebro e os computadores, apresentam diferenças significativas em seu funcionamento, apesar de os dois serem sistemas de processamentos de dados. Se for feita uma abordagem comparando os seus circuitos básicos, o cabe ao cérebro o rótulo de imprecisão e lentidão, porém a plasticidade cerebral é capaz de corrigir falhas em suas trilhas de processamento. Diferentemente os computadores apresentam uma rapidez de processamento e precisão, mas perdem em flexibilidade e possuem a incapacidade de fazer algo para o qual não foram projetados. "Os conjuntos de funções em que cada um deles é melhor e não têm interseções. Eles parecem ser simplesmente tipos diferentes de sistemas," afirmam Furber e seu colega Steve Temple. "Ainda assim, ao longo da curta história da computação, cientistas e engenheiros têm feito tentativas de fertilização cruzada, inserindo conceitos da neurobiologia na computação a fim de construir máquinas que possam operar de maneira mais parecida com o cérebro," afirmam eles. Uma das maiores vantagem do cérebro é o processamento em paralelo e a o processamento de dados a prova de falhas. Na tentativa de simular a sinapse cerebral, os cientistas irão iniciar a simulação do funcionamento de um neurônio. Hoje, empresas com a IBM já possui projetos de simulação neural baseado em software especialista, sendo que este já permitiu a simulação do cérebro de um gato. Os cientistas ingleses querem ir mais além, planejam estruturar o seu cérebro eletrônico através de hardware, seguindo o modelo biológico de estrutura e funcionamento. Para alcançar este objetivo, os cientistas ingleses estão usando processadores ARM (Advanced RISC Machine), com uma arquitetura dos anos 80, mas que foi ultrapassado na corrida da computação para o padrão x86 da Intel. Embora tendo fracassado inicialmente, o chip ARM seguiu por outros caminhos, e hoje está presente na maioria dos telefones celulares e outros equipamentos, sendo que estes equipamentos exigem um desempenho razoável de processamento e tem um consumo menor de energia. O projeto do cérebro eletrônico com emulação via hardware, será montado com processadores utilizados em celulares.
Já se encontra encomendados os 50.000 chips que serão usados para construir o cérebro eletrônico, sendo os mesmo designados como Spinnaker - Spiking Neural Network Architecture, algo como arquitetura de rede neural por picos de tensão, fazendo referência às sinapses cerebrais. Utilizando os sinais elétricos para comunicar-se entre si, o chip e os neurônios diferenciam-se pelo fato que os neurônios utilizarem suas conexões para outras funções cerebrais. Cada sinapse varia conforme a rede neural aprende e cada uma possui sua importância e peso próprio. Buscando atribuir peso de forma dinâmica, os pesquisadores farão a utilização de variação de tensão dos sinais entre as “sinapses” dos chips, por isso a expressão “picos de tensão”. Com uma capacidade de 100 Kbytes de memória interna, o processador tem condições de tratar as suas próprias sinalizações, sendo que a dinâmica da rede neural será controlada por uma memória externa ao chip, com capacidade de 128 Mbytes. A estrutura neural é formada por 20 núcleos ARM por chip, tendo uma capacidade de simular 1.000 neurônios, totalizando 20.000 neurônios por chip, sendo que Taiwan produzirá 50.000 estruturas neurais para simular 1 bilhão de neurônios. Será feito dentro de cada núcleo o processamento com equivalência ao neurônio biológico e a troca de informações entre os núcleos será realizada por uma complexa estrutura toroidal. Seis conexões bidirecionais haverá em cada chip, permitindo, desta forma, a variação de topologia da rede neural sem a necessidade de alterações na estrutura do hardware. O objetivo inicial dos pesquisadores é que o cérebro eletrônico controle um braço robótico e no futuro aprenda a fazer novas tarefas, evoluindo, desta forma, para um robô humanoide.
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