SpiNNaker (Spiking Neural Network Architecture), c'est le nom du superordinateur conçu pour fonctionner à l'instar du cerveau humain, ou du moins s'y approcher au mieux. La machine est capable de réaliser 200 millions de millions d'opérations par seconde. Elle a été conçue et construite par l'Université de School of Computer Science de Manchester et a nécessité 20 ans de développement et 10 ans de construction. Selon les scientifiques en charge du projet, il s'agit du « plus grand supercalculateur neuromorphique du monde, conçu et construit pour fonctionner de la même façon que le cerveau humain ». Depuis 2016 que sa construction a commencé, c'est le 2 novembre dernier qu'il a été mis en marche pour la première fois. C'est une bonne nouvelle pour les scientifiques qui, depuis des années ont mis au point une variété de façons de mieux comprendre le cerveau, y compris l'utilisation de supercalculateurs.Comme vous le savez certainement, le cerveau est l'organe le plus complexe du corps humain et sa structure est radicalement différente d’un processeur d’ordinateur : quand le cerveau aligne des neurones pour le calcul et des synapses pour le transfert d’informations, les processeurs actuels sont faits de portes logiques. Or, la recherche scientifique, en neurologie par exemple, a bien besoin de simulations à grande échelle du cerveau humain : le projet européen HBP (human brain project) tente d’y arriver d’ici à 2023. Avec les différences entre les deux architectures, il faut des moyens démesurés pour simuler une petite partie du cerveau à l’aide de processeurs normaux.
D’où l’architecture SpiNNaker, conçue pour imiter au plus près le cerveau humain, plus précisément le module des réseaux neuronaux pulsés (spiking neural networks). Le superordinateur du même nom est construit à l’aide de processeurs ARM, mais agencés de manière spécifique : sur six cents cartes, il utilise une, quatre ou quarante-huit puces ARM968 (une ancienne version de l’architecture ARM) — chaque puce contient dix-huit cœurs et cent vingt-huit mégaoctets de mémoire vive, les communications réseau se font à une vitesse de cent mégabits par seconde. SpiNNaker n'est pas le premier supercalculateur à intégrer près d'un million de cœurs de processeur, mais ce qui le rend unique, c'est qu'il est conçu pour imiter le cerveau humain.
La plupart des ordinateurs envoient des informations d'un point à un autre via un réseau standard. SpiNNaker, lui, envoie de petites quantités d'information simultanément à des milliers de points, un peu à la façon dont les neurones s'échangent des hormones et des signaux électriques dans le cerveau. SpiNNaker utilise des circuits électroniques pour imiter les neurones. « SpiNNaker a complètement repensé la façon dont les ordinateurs classiques fonctionnent. Nous avons essentiellement créé une machine qui fonctionne plus comme un cerveau qu'un ordinateur classique, ce qui est extrêmement excitant », a déclaré le Dr Steve Furber, professeur de génie informatique à la School of Computer Science de l'Université de Manchester, au Royaume-Uni.
Initialement financé par l'EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council) britannique, le projet est maintenant soutenu par le projet européen « Human Brain » et a coûté près de 15 millions de livres sterling (soit environ 19,5 millions de dollars US). Ce supercalculateur peut, avec sa capacité de 200 millions de millions d'opérations par seconde, « modéliser plus de neurones biologiques en temps réel que n'importe quelle autre machine de la planète », affirme l'université. L'objectif pour les scientifiques est de modéliser jusqu'à 1 milliard de neurones, dix fois plus que le cerveau d'une souris (100 millions), mais 100 fois moins que celui d'un humain (100 milliards).
Car, pour l'instant, l'architecture de SpiNNaker permet de modéliser des microcircuits corticaux (situés sur la partie extérieure du cerveau, ils reçoivent et traitent les informations en provenance des cinq sens) sur des échelles de temps utiles : en considérant l’état des neurones toutes les 0,1 ms, SpiNNaker arrive à être à peine vingt fois plus lent que le temps réel (une seconde dans un “vrai” cerveau prend vingt secondes de temps de calcul). Le circuit cortical considéré est constitué d’un peu moins de quatre-vingt mille neurones et de trois cent mille synapses, alors que seules six cartes de quarante-huit cœurs ont été utilisées.
« L'une de ses utilisations fondamentales est d'aider les neuroscientifiques à mieux comprendre le fonctionnement de notre cerveau », expliquent les chercheurs. Et pour y arriver, cette machine est capable d'exécuter des simulations en temps réel à très grande échelle. Le Dr Steve Furber a précisé que : « les neuroscientifiques peuvent désormais utiliser SpiNNaker pour débloquer quelques-uns des secrets de la façon dont le cerveau humain fonctionne en exécutant des simulations à grande l'échelle ». Il ajoute également que SpiNNaker fonctionne comme un simulateur de neurones en temps réel qui pourrait permettre aux roboticiens de concevoir de grands réseaux de neurones pour les robots mobiles afin qu'ils puissent se déplacer et parler avec flexibilité tout en consommant très peu d'énergie.
Source : L'université de Manchester
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Envoyé par deathman8683
