100万コアのニューロモルフィック・スーパーコンピュータが人間の脳を模倣

スパイキング ニューラル ネットワーク アーキテクチャ (SpiNNaker) と呼ばれるものを使用して人工脳をシミュレートすることを目的とした欧州のニューロモルフィック スーパーコンピュータ プロジェクトが、マンチェスター大学の協力により 11 月 2 日に開始されました。 

人間の脳を模倣する

SpiNNakerマシンには、人間の脳のニューロンに着想を得た100万個のニューロモルフィック・プロセッサが搭載されています。リアルタイムの脳モデルシミュレーションには、100万個のコアが必要でした。各プロセッサは1秒あたり2億回以上の動作を実行でき、1億個のトランジスタを搭載しています。

ニューロモルフィック・スーパーコンピュータは、地球上のどのコンピュータよりも生物学的脳を模倣すると言われています。発表によると、生物学的ニューロンは、純粋な電気化学エネルギーの「スパイク」を発することで情報伝達を行う基本的な脳細胞です。ニューロモルフィック・コンピュータは、電子回路を含む大規模システムを用いて、機械内でこれらのスパイクを模倣します。

標準的なネットワーク経由で大量の情報を送信する通常のコンピュータとは異なり、SpiNNaker は脳の超並列アーキテクチャを模倣し、数十億の少量の情報を数千の異なる送信先に同時に送信します。

SpiNNakerマシンのユースケース

SpiNNakerは100万個のコアを搭載しており、それ自体が驚異的な性能です。しかし、人間の脳全体を適切にシミュレートするために必要なコア数には遠く及びません。比較すると、マウスの脳には1億個のニューロンがあり、人間の脳には100兆個ものニューロンがあります。したがって、このスーパーコンピュータが人間の脳と完全に同等の性能を実現するには、現在の10万倍のコア数が必要になる可能性があります。しかし、人間の脳を正確にシミュレートするために1:1の同等性は必要ないこと、あるいはニューロンとして機能する「仮想コア」（スレッド）を増やすことで物理コアの数を減らすことができるようになる可能性も考えられます。

マウスのニューロンと比べてもコアの数がはるかに少ないにもかかわらず、科学者たちは、100万コアのスーパーコンピュータが、脳の特定の部分をリアルタイムでモデル化したり、その他のタスクを実行したりするために役立つ可能性があると信じている。

マンチェスター大学コンピュータ工学部のスティーブ・ファーバー教授は、次のように述べています。

神経科学者は、SpiNNakerを用いて、これまでにない大規模なシミュレーションを実行することで、人間の脳の働きに関する秘密の一部を解明することができます。また、SpiNNakerはリアルタイム神経シミュレータとしても機能し、ロボット工学者は移動ロボットに大規模なニューラルネットワークを設計することで、柔軟性と低消費電力で歩行、会話、移動を可能にします。

SpiNNakerプロジェクトの歴史と将来

SpiNNakerプロジェクトは、構想に20年、マンチェスター大学コンピュータサイエンス学部で構築に12年を費やしました。マシンの建設は2006年に開始され、当初は英国の工学・物理科学研究会議（EPSRC）から1500万ポンドの資金提供を受けました。

2013年、このプロジェクトはヒューマン・ブレイン・プロジェクト（HBP）と名付けられ、欧州連合（EU）と100以上の学術機関が10億ユーロの資金提供を約束しました。2015年、神経科学者たちはHBPの指導部が認知神経科学をこの計画から除外しようとしていることを批判し、欧州委員会に抗議の書簡を送りました。同年、HBPの執行部は解散され、複数の機関から構成される22名の理事会が新たに設置されました。

今年初め、この取り組みの新ディレクターであるクリス・エベル氏が、プロジェクトの主導機関との意見の相違により辞任した。

それでも、このプロジェクトはすでに始動しており、最初の開発者たちは、近い将来にコア数を 100 万個から 10 億個にまでアップグレードし、人間の脳のニューロンの数に近づけたいと考えている。