擁有 100 萬顆核心處理器,模擬人腦運作的超級電腦正式啟用

SpiNNaker 超級電腦(圖:曼徹斯特大學)

由英國工程與自然科學研究委員會(Engineering and Physical Sciences Research Council)發起一項的計劃:一台仿造人類大腦運作模式的超級電腦 SpiNNaker,現由歐洲的人類大腦計畫(European human brain project)接手。在經歷 20 年的構思與 10 年的建造,並耗資 1,500 萬英鎊(約 6 億台幣,1.5 億港幣),於近日正式啟用。 

SpiNNaker

SpiNNaker 的全名為「脈衝神經網路架構」(Spiking Neural Network Architecture),由英國曼徹斯特大學(University of Manchester)的電腦科學學院負責建造,核心處理器則委託台灣晶圓代工廠聯電(UMC)以 0.13 微米製程製造。在最近進行的升級中,其核心處理器增加至 100 萬個,每個晶片由 1 億個電晶體組成,使其每秒運算次數達 200 兆次。

SpiNNaker 與一般超級電腦不同之處在於,其訊號傳輸不只是點對點的大量傳送;而是模仿大腦中神經元運作模式,將訊號分割成數百億個小訊號,同時經由多個路徑傳送到數千個位置進行運算。

最初構想出 SpiNNaker 的電腦工程學系教授史蒂夫·弗伯博士(Steve Furber)表示:「SpiNNaker 顛覆了我們對電腦運算模式的想法。我們成功打造出接近人類大腦運作方式的電腦,這是相當令人振奮的。」

生物神經元

SpiNNaker 的研發團隊希望未來能達到模擬十億個生物神經元的規模。十億個神經元是怎樣的概念?老鼠的大腦神經元大約有 1 億個,而人類的大腦是將近 1 千倍之多。因此十億個神經元的規模相當於人類大腦的 1 %,而在大腦中每個神經元又分別以 1 兆個突觸(synapses)相互連結,形成相當複雜的網路。

應用

SpiNNaker 可協助神經學家進一步了解人類大腦的運作方式,例如模擬 8 萬個神經元的大腦皮層,以瞭解大腦如何接受、處理聽覺、觸覺等感知訊號。此外,SpiNNaker 已用於模擬在帕金森氏症(Parkinson’s disease)患者中會受到影響的大腦區域基底神經節(Basal Ganglia),有望協助相關藥物研發的進展。

SpiNNaker 也在最近被用於德國慕尼黑工業大學(Technische Universität München)開發的機器人 SpOmnibot,協助其處理即時視覺訊號導向特定的目標物。弗伯教授對此表示:「透過 SpiNNaker 前所未見的模擬能力,神經學家能夠更準確模擬人類大腦內部的運作方式,以瞭解其神秘之處。也可作為機器人的神經模擬器,協助機器人行走、說話,更有效率且靈活的活動。」

 

參考資料:

  1. ‘Human brain’ supercomputer with 1 million processors switched on for first time. (n.d.).  MANCHESTER
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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