Peneliti mengeluarkan potensi PC desktop untuk menjalankan simulasi otak mamalia
Computer

Peneliti mengeluarkan potensi PC desktop untuk menjalankan simulasi otak mamalia


Dr James Knight dan Prof Thomas Nowotny. Kredit: Universitas Sussex

Akademisi Universitas Sussex telah menetapkan metode PC desktop turbocharging untuk memberi mereka kemampuan yang sama seperti superkomputer senilai puluhan juta pound.

James Knight dan Prof Thomas Nowotny dari Fakultas Teknik dan Informatika Universitas Sussex menggunakan unit pemrosesan grafis (GPU) terbaru untuk memberikan kapasitas pada satu PC desktop untuk mensimulasikan model otak dengan ukuran yang hampir tidak terbatas.

Para peneliti percaya bahwa inovasi, yang dirinci dalam Nature Computational Science, akan memungkinkan lebih banyak peneliti di seluruh dunia untuk melakukan penelitian tentang simulasi otak skala besar, termasuk penyelidikan gangguan neurologis.

Saat ini, biaya superkomputer sangat mahal sehingga hanya terjangkau oleh institusi yang sangat besar dan badan pemerintah sehingga tidak dapat diakses oleh sejumlah besar peneliti.

Selain memangkas puluhan juta pound dari biaya superkomputer, simulasi yang dijalankan pada PC desktop membutuhkan energi sekitar 10 kali lebih sedikit sehingga membawa manfaat keberlanjutan yang signifikan juga.

Knight, Peneliti Ilmu Komputer di Universitas Sussex, berkata: “Saya pikir manfaat utama dari penelitian kami adalah aksesibilitas. Di luar organisasi yang sangat besar ini, akademisi biasanya harus mendaftar untuk mendapatkan waktu yang terbatas di superkomputer untuk tujuan ilmiah tertentu. Ini adalah penghalang yang cukup tinggi untuk masuk yang berpotensi menahan banyak penelitian penting.

“Harapan kami untuk penelitian kami sekarang adalah menerapkan teknik ini pada pembelajaran mesin yang diilhami oleh otak sehingga kami dapat membantu memecahkan masalah yang menjadi keunggulan otak biologis tetapi saat ini berada di luar simulasi.

“Selain kemajuan yang telah kami tunjukkan dalam konektivitas prosedural dalam konteks perangkat keras GPU, kami juga yakin bahwa ada juga potensi untuk mengembangkan jenis perangkat keras neuromorfik baru yang dibangun dari bawah ke atas untuk konektivitas prosedural. Komponen utama dapat diimplementasikan secara langsung di perangkat keras yang dapat menghasilkan peningkatan waktu komputasi yang lebih signifikan. “

Penelitian ini didasarkan pada karya perintis peneliti AS Eugene Izhikevich yang memelopori metode serupa untuk simulasi otak skala besar pada tahun 2006.

Pada saat itu, komputer terlalu lambat untuk metode yang akan diterapkan secara luas yang berarti simulasi model otak skala besar sampai sekarang hanya mungkin bagi sebagian kecil peneliti yang memiliki hak istimewa untuk memiliki akses ke sistem superkomputer.

Para peneliti menerapkan teknik Izhikevich ke GPU modern, dengan sekitar 2.000 kali daya komputasi yang tersedia 15 tahun yang lalu, untuk membuat model mutakhir dari korteks visual Macaque (dengan ukuran 4,13 × 10).6 neuron dan 24,2 × 109 sinapsis) yang sebelumnya hanya dapat disimulasikan pada superkomputer.

Simulator jaringan saraf spiking berakselerasi GPU milik peneliti menggunakan sejumlah besar daya komputasi yang tersedia pada GPU untuk ‘secara prosedural’ menghasilkan konektivitas dan bobot sinaptik ‘saat dalam perjalanan’ saat lonjakan dipicu — menghilangkan kebutuhan untuk menyimpan data konektivitas dalam memori.

Inisialisasi model peneliti memakan waktu enam menit dan simulasi setiap detik biologis membutuhkan waktu 7,7 menit dalam keadaan dasar dan 8,4 menit dalam keadaan istirahat – hingga 35% lebih sedikit waktu daripada simulasi superkomputer sebelumnya. Pada tahun 2018, satu rak inisialisasi superkomputer IBM Blue Gene / Q dari model tersebut membutuhkan waktu sekitar lima menit dan mensimulasikan satu detik waktu biologis membutuhkan waktu sekitar 12 menit.

Prof Nowotny, Profesor Informatika di Universitas Sussex, mengatakan: “Simulasi skala besar model jaringan saraf spiking adalah alat penting untuk meningkatkan pemahaman kita tentang dinamika dan pada akhirnya fungsi otak. Namun, mamalia kecil sekalipun seperti tikus miliki di urutan 1 × 1012 koneksi sinaptik artinya simulasi memerlukan beberapa terabyte data — persyaratan memori yang tidak realistis untuk satu mesin desktop.

“Penelitian ini mengubah permainan untuk ilmu saraf komputasi dan peneliti AI yang sekarang dapat mensimulasikan sirkuit otak di workstation lokal mereka, tetapi juga memungkinkan orang di luar akademisi untuk mengubah PC game mereka menjadi superkomputer dan menjalankan jaringan saraf yang besar.”


Perangkat keras komputer yang awalnya dirancang untuk permainan 3-D dapat memegang kunci untuk mereplikasi otak manusia


Informasi lebih lanjut:
James C. Knight dkk. Simulasi otak berakselerasi GPU yang lebih besar dengan konektivitas prosedural, Ilmu Komputasi Alam (2021). DOI: 10.1038 / s43588-020-00022-7

Disediakan oleh University of Sussex

Kutipan: Peneliti mengeluarkan potensi PC desktop untuk menjalankan simulasi otak mamalia (2021, 2 Februari), diakses pada 2 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-unleash-potential-desktop-pcs-simulations.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.




Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran HK