IBM er ved vende det traditionelle mikroprocessordesign på hovedet for at kunne designe fremtidens mikroprocessor, der skal fungere præcis som den menneskelige hjerne ved at simulere neuroner og synapser.

Udviklingen af modellen for mikroprocessoren foregår i samarbejde med en række universiteter, men det er IBM's opgave at designe mikroprocessoren.

»Det er vores mål at have en processor, der fungerer på samme måde som menneskehjernen, samtidig med at den hverken fylder mere eller har et større effektforbrug,« siger dr. Dharmendra Modha fra IBM til ing.dk.

IBM har allerede arbejdet på emulering af forskellige hjerner, senest cortex fra en kat. Denne emulering blev foretaget med traditionel hardware på Lawrence Livermore-laboratoriet, hvor en supercomputer baseret på Blue Gene / P med 137.456 processorer og 144 TB hukommelse blev brugt til simuleringen, der dog kun arbejder med en hastighed på under en procent af en rigtig hjerne.

Derfor står det klart, at traditionelle processorer ikke er vejen frem, da konfigurationen bliver alt for kompliceret og effektkrævende, når en rigtig menneskehjerne skal emuleres.

»Indtil nu har alle kommercielle processorer været bygget op omkring et mere end 70 år gammelt design, der blev opfundet af den ungarske forsker John von Neumann. Med dette design er processor, instruktion og data skarpt adskilt, hvilket fungerer fint i en traditionel computer, men det duer ikke til kunstig intelligens,« siger Dharmendra Modha.

Pattedyrshjerner har nogle ganske særlige egenskaber til at lære ved hjælp af neuroner og synapser, således at vi for eksempel, når vi en gang har set et menneske kan genkende vedkommende, når vi taler med personen i telefonen, selv om synsindtrykket ikke længere er der.

Hjernen er opbygget af milliarder af neuroner, der skaber forbindelser til såkaldte synapser, der er hukommelseselementer.

»Vores mål er at skabe en fremtidig computer, der ikke fylder mere end en stor colaflaske, samtidig med at effektforbruget ikke må overstige 60 W. Dertil skal vi bruge en helt ny computerarkitektur, hvor vi blandt andet ser nærmere på processorer, hvor data forbliver samme sted i chippen, mens processorelementerne flytter rundt. Det gælder om mest effektivt at kunne efterligne både neuronerne, der med deres milliarder af forbindelser påvirker synapserne, der er hukommelseselementerne, der gør, at vi med tiden lærer mere og mere,« fortsætter Dharmendra Modha.

Derfor ser IBM også på helt andre hukommelsesteknologier end traditionel statisk og dynamsik ram, som nutiden computere anvender, da de traditionelle ram-celler ganske enkelt fylder for meget.

»Et af de meget lovende forskningsprojekter, som vi har inden for hukommelsesteknologier, er faseskiftende hukommelse, hvor hver hukommelsescelle skifter mellem en krystallinsk og amorf tilstand," siger Dharmendra Modha.

IBM forventer at kunne producere de første spæde, eksperimentelle chip i løbet af de næste par år. Disse chip skal produceres på IBM's egne fabruikker i Burlington i Vermont og East Fishkill i New York.