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SyNAPSE Wie IBM mit einem Chip dem Gehirn endlich Konkurrenz machen will

Autor: Peter Koller

Es ist ein uralter Traum der Menschheit: Das menschliche Gehirn mit Elektronik nachzubilden. IBM glaubt, auf diesem Weg nun einen wichtigen Schritt vorangekommen zu sein.

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Der IBM-Fellow Dharmendra Modha ist der Chefwissenschaftler des SyNAPSE-Projekts
Der IBM-Fellow Dharmendra Modha ist der Chefwissenschaftler des SyNAPSE-Projekts
(IBM)

Basierend auf Samsungs 28-Nanometer-Fertigungstechnik haben IBM-Forscher in Kooperation mit der Cornell University einen Chip entwickelt, der das Äquivalent zu einer Million Neuronen und 256 Millionen Synapsen im Gehirn darstellen soll. Dazu kombinierten die Wissenschaftler auf dem Chip 4096 neurosynaptische Prozessorkerne, die in einer Abkehr von der klassischen Von-Neumann-Architektur Rechenleistung, Speicher und Kommunikationsfähigkeiten integrieren.

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Obwohl es sich bei dem SyNAPSE-Chip mit 5,4 Milliarden Transistoren um einer der größten jemals gebauten CMOS-Chips handele, so IBM, verbrauche das System nur etwa 70 mW – das Äquvalent einer Hörgeräte-Batterie. Die 4096 Kerne sind als zweidimensionales Netzwerk auf dem Chip angeordnet, und laufen nicht mit einer gemeinsamen Taktfrequenz, sondern Ereignis-getrieben nur dann, wenn sie auch benötigt werden.

16 dieser SyNAPSE-Chips haben die IBM-Wissenschaftler wiederum auf einem Board kombiniert. Projektleiter Dharmendra Modha, ein IBM-Fellow: "Dieses Board kann man im Rucksack herumtragen. Das heißt, man kann das Äquvalent von vier Racks mit herkömmlichen Servern im Rucksack herumtragen!"Trotz der großen Fortschritte ist ein Brain-on-a-Chip aber noch in weiter Ferne: Im menschlichen Gehirn verrichten etwa 100 Milliarden Neuronen ihre Arbeit.

IBM will mit dem SyNAPSE-Programm eine Ära des kognitiven Computings einläuten, bei dem neuronale Netze große Mengen an Sensordaten durch paralleles Computing in Echtzeit verarbeiten können. Daran arbeitet das Unternehmen seit fast einem Jahrzehnt. Ein früher Prototyp des SyNAPSE-Chip brachte es vor drei Jahren mit einem neurosynaptischen Kern erst auf 256 Neuronen und 262.000 Synapsen:

Um die Entwicklung, die von der US-Verteidungsagentur DARPA mit zweistelligen Millionenbeträgen gefördert wird, voranzutreiben, hat IBM rund um den Chip ein Ökosystem entwickelt, das auch einen Chip-Simulator und eine spezielle Programmiersprachen rund um den Prozessor beinhaltet.

Auch in Europa läuft derzeit ein großangelegtes Forschungsprojekt, um das menschliche Gehirn innerhalb der nächsten zehn Jahre detailgetreu auf einem Supercomputer zu simulieren:

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 Peter Koller

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