世界のスーパーコンピュータとそれを動かす人々


1月 20, 2015

IBM Jülich研究所、脳に触発されたコンピューティング

HPCwire Japan

Tiffany Trader

IBMの Thorsten Mühge氏は、最近のブログエントリにおいて、「脳に触発されたコンピューティング」がコンピューター産業に革命をもたらす新しい分野であると議論した。1945年に始まった「フォン・ノイマン」型コンピューターに代わる物として、離陸しようとしている物について、 Mühge氏は次のように書いている。「フォン・ノイマン型は、回帰分析のような分析タスクについて、特に強力です。最新のコンピューターは、5 GHz 即ち0.2ナノ秒に1個の速度で、命令を処理できます。さらに、メモリーに格納された大量の情報にアクセスできます。しかし、現在のコンピューター技術には大きな弱点があります。」

最大の問題はエネルギー消費で、CMOSチップの性能は物理学的な限界に直面している。指数関数的な性能向上が終わりつつある段階で、チップ設計者はコンピューティングを進めるために様々な戦略を追求している。脳に触発されたコンピューティングは、そのエネルギー効率の良さによって、ポスト・シリコンの候補のひとつである。

Mühge氏によると、脳は1秒間に1016の処理をでき、これは現在のスーパーコンピューターに匹敵する。しかし、スーパーコンピューターがメガワットのエネルギーを消費するのに対し、脳はたった20ワットのエネルギーしか消費しない。都市と電球ほどの違いである。

脳由来コンピューティングのようなエネルギー効率が優れているコンピューティング技術は、IBMと Forschungszentrum Jülichによる主要研究開発分野のひとつである。ドイツの研究グループは、2014年4月に、新しいスーパーコンピューティング技術を研究するための OpenPOWER Foundationに加わった。共同研究を強調するために、両者は、エネルギー効率が良いコンピューティングを紹介する短いビデオを作成した。

「脳は本当に素晴らしく、私たちは、それについて学ぶことがたくさんあります。」ビデオでForschungszentrum Jülichの担当者は言う。 「私たちは、脳の多くの異なる側面を調査しています。」

「不確実あるいは不完全なものを含む、多くの情報を統合する必要がある、多くの計算システムに関するタスクがあります。」

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IBMは続ける。「このような問題を脳がどのように解いているのか、私たちが理解でき、その可能性を機械にコピーできるならば、コンピューティングの新しい可能性について大きな一歩を意味するでしょう。」

なぜ脳がこのように強力であるかについて、次のように説明している。「ヒトの脳は細胞からなり、それらが互いに複雑なネットワークを構成し、電気的な信号を交換しています。最近の理論およびモデリング研究によると、健康な脳の活動にとって、私たちが観察するノイズが重要です。」

Jülichの科学者たちは、ヒトの脳内にこのノイズの機嫌を探求し、コンピューター上での再現にアプローチし、おそらくスマートフォンの次の世代で使う方法を研究している。

本研究の鍵のひとつは、強力なシミュレーション・ソフトウェアとITインフラストラクチャーである。これらの必要を満たすために、 Jülichの研究者はNEST、世界で広く使われる神経シミュレーション・ツールを開発している。ラップトップから世界最大のスーパーコンピューターまで、多くのシステムで動くように作られている。NESTのコードは、チームのコア・メンバーと他のコミュニティー・メンバーによって、保守され、着実に改善されている。