Myslící počítače

Mohou se procesory chovat stejně jako lidský mozek? Naučí se stroje myslet a vytvářet nové věci jako lidé?

Programování počítačů, které přišly na trh v osmdesátých letech dvacátého století, nebylo pro řadu obyčejných lidí snadné. Nepodobalo se vůbec lidskému myšlení. I jednoduché programy, například hry, vyžadovaly poměrně dlouhý program. Jeho důsledkem byla složitá činnost počítače, při níž se každou sekundu spínaly více než dva miliony tranzistorů v procesoru. Současné počítače dokážou mnohem více. Kdyby se jejich činnost více podobala fungování lidského mozku, mohly by být ještě výkonnější.

Mozek versus počítač

Lidský mozek potřebuje k činnosti jen dvacet wattů energie, tedy asi tolik, kolik spotřebuje slabá žárovka osvěcující ledničku po otevření. Přesto je v poměru ke své velikosti velmi náročný na energii, ukrojí si až dvacet procent využitelných zdrojů z potravy.

Stolní počítač při provádění operací vyžaduje milionkrát více energie. Kdybychom chtěli postavit robota, jehož procesor bude stejně výkonný jako lidský mozek, bylo by k tomu zapotřebí deset až dvacet megawattů energie, což odpovídá výkonu jedné menší vodní elektrárny. Bylo by proto nutné minimalizovat zdroj energie, nebo snížit energetickou náročnost procesoru.

Implantát, který by mohl sloužit jako náhrada jen jediného procenta neuronů v mozku člověka po mrtvici, by vyžadoval stejnou energii jako dvě stě domácností. Kromě toho by se z něj uvolnilo teplo odpovídající výkonu sportovního vozu. Energetická náročnost proto výrazně limituje výkon současných procesorů, ačkoli jsou dnes stotisíckrát menší než před půlstoletím.

Proč vyžadují současné počítače takovou energii? Důvodem je zpracování informací miliony tranzistorů. Musí spínat přesně, aby nedošlo k závažným chybám, které by se projevily záměnou nul a jedniček a důsledkem toho například chybou ve finanční částce na bankovním kontu. Energie se protodo tranzistorů dodává s určitým napětím, které spolehlivě sepnutí a vypnutí tranzistorů, tedy nuly a jedniček, od sebe odliší, ale současně vede k vyšší energetické náročnosti.

Informační šum

Zcela jinak by měl pracovat procesor zvaný Neurogrid, který konstruuje Kwabena Boahen ze Stanfordovy univerzity v Kalifornii. Základním stavebním kamenem jsou rovněž miliony tranzistorů, ale rozmístěné zcela jinak než v současných počítačích. Měly by kopírovat sítě neuronů v mozku člověka a být proto mnohem výkonnější než dnešní procesory. Budou mít však také vlastnost typickou pro lidské myšlení – velké množství chyb.

Neurony v lidském mozku zdaleka nejsou vzorem bezchybnosti, jejich spoje (synapse) při přenosu signálů často selhávají, ale mozek přesto dokáže pracovat efektivně. Podle některých vědců dokonce může být časté selhávání synapsí jednou z příčin lidské tvořivosti.

Nová podoba procesoru

Šumy v informacích dokáže mozek zvládat s obdivuhodnou lehkostí. Spatří-li například kočkovitou šelmu, některé neurony hlásí, že jde o lva, jiné jsou buď nečinné, nebo mohou oznámit, že by zvířetem mohla být kočka. V tomto souboji neuronů některé zvítězí a potlačí jiné, početně slabší. Přitom platí, že aktivních bývá v jeden okamžik jen deset až patnáct procent neuronů, zbylé jsou dlouhodobě neaktivní.

Superpočítač postavený na procesoru Neurogrid se snaží činnost neuronů napodobit. Každý neuron v něm představuje 340 tranzistorů, celkový počet umělých neuronů má být 65 536. Struktura procesoru je odvozena od struktury mozku a ovlivňuje svými fyzikálními vlastnostmi procházející elektrický proud zdánlivě chaotickým způsobem, a to až do dosažení určité úrovně. Pak nastoupí digitální činnost.

Neurogrid by mohl být odpovědí na fyzikální limity, na které začínají narážet stále se zmenšující křemíkové procesory. Tranzistory mají velikost jen několika desítek křemíkových atomů a jsou umístěny těsněji vedle sebe. Stačí, aby se v křemíku náhodně objevil určitý typ atomů a chování procesoru se radikálně změní. Důsledkem může být tragická chyba. To u počítače s procesorem Neurogrid nehrozí.

Hlavním rozdílem mezi počítačem Neurogrid a současnými superpočítači budou výsledky. Zatímco ze současného počítače je možné na stejný matematický problém získat vždy stejnou odpověď, Neurogrid jich nabídne více. Některé mohou být zcela chybné, ale jiné nové, jako když bloudící člověk náhodně nalezne zkratku, k níž by jinak nikdy nedošel. Podaří-li se projekt Neurogrid dovést do konce, mohl by být na světě počítač, který umí sám tvořivě myslet, i když se někdy splete. Stejně jako lidé.

Zdroj: 100+1

 

Autor článku Myslící počítače: převzatý článek 11.20.2009