SyNAPSE

 

SyNAPSE adalah program DARPA yang bertujuan untuk mengembangkan teknologi mesin neuromorfik elektronik, upaya untuk membangun komputer kognitif jenis baru dengan bentuk, fungsi, dan arsitektur yang mirip dengan otak mamalia . Otak artifisial seperti itu akan digunakan pada robot yang kecerdasannya akan berskala dengan ukuran sistem saraf dalam hal jumlah total neuron dan sinapsis dan konektivitasnya.

SyNAPSE adalah singkatan backronym untuk Sistem Elektronik Scalable Plastik Neuromorphic Adaptive . Nama menyinggung sinapsis , persimpangan antara neuron biologis. Program ini dijalankan oleh HRL Laboratories (HRL), Hewlett-Packard , dan IBM Research . Pada bulan November 2008, IBM dan para kolaboratornya dianugerahi $ 4,9 juta dalam pendanaan dari DARPA sementara HRL dan para kolaboratornya dianugerahi $ 5,9 juta dalam pendanaan dari DARPA. Untuk fase selanjutnya dari proyek, DARPA menambahkan $ 16.1 juta lebih untuk upaya IBM sementara HRL menerima tambahan $ 10.7 juta. Pada 2011, DARPA menambahkan $ 21 juta lebih ke proyek IBM  dan tambahan $ 17,9 juta untuk proyek HRL. Tim SyNAPSE untuk IBM dipimpin oleh Dharmendra Modha , manajer inisiatif komputasi kognitif IBM. Tim SyNAPSE untuk HRL dipimpin oleh Narayan Srinivasa, manajer Center for Neural and Emergent Systems HRL.
 
Fase awal dari program SyNAPSE mengembangkan komponen sinaptik elektronik skala nanometer yang mampu mengadaptasi kekuatan koneksi antara dua neuron dengan cara yang dianalogikan dengan yang terlihat dalam sistem biologis ( pembelajaran bahasa Ibrani ), dan mensimulasikan kegunaan komponen-komponen sinaptik dalam mikrosirkulasi inti yang mendukung arsitektur sistem secara keseluruhan.
 
Upaya yang berkelanjutan akan fokus pada pengembangan perangkat keras melalui tahapan pengembangan sirkuit mikro, pengembangan proses fabrikasi, pengembangan sistem chip tunggal, dan pengembangan sistem multi-chip. Untuk mendukung pengembangan perangkat keras ini, program ini berupaya mengembangkan arsitektur dan alat desain yang semakin mampu, simulasi komputer berskala sangat besar dari sistem elektronik neuromorfik untuk memberi tahu para perancang dan memvalidasi perangkat keras sebelum pembuatan, dan lingkungan virtual untuk pelatihan dan pengujian sistem neuromorfik disimulasikan dan perangkat keras.

 

Chip IBM SyNAPSE Dapat Membuka Era Jaringan Saraf Luas

Chip baru dengan arsitektur komputer non-von Neumann yang diilhami otak memiliki satu juta neuron dan 256 juta sinapsis
Dibangun pada teknologi proses 28nm Samsung, chip 5,4 miliar transistor memiliki jaringan on-chip 4096 core neurosynaptic tetapi hanya mengkonsumsi 70mW selama operasi real-time
Ekosistem perangkat keras dan perangkat lunak kognitif lengkap membuka batas komputasi baru untuk aplikasi sensor seluler, cloud, superkomputer, dan terdistribusi. 

 

San Jose, CA. - 07 Agt 2014: Para ilmuwan dari IBM (NYSE: IBM ) hari ini meluncurkan chip komputer neurosinaptik pertama untuk mencapai skala yang belum pernah terjadi sebelumnya dari satu juta neuron yang dapat diprogram, 256 juta sinaps yang dapat diprogram dan 46 miliar operasi sinaptik per detik per watt. Pada 5,4 miliar transistor, chip skala penuh yang berfungsi dan saat ini merupakan salah satu chip CMOS terbesar yang pernah dibuat, namun, saat beroperasi pada waktu biologis yang sebenarnya, chip ini mengkonsumsi 70mW yang sangat kecil — pesanan dengan kekuatan lebih kecil daripada mikroprosesor modern. Superkomputer neurosinaptik seukuran prangko yang beroperasi pada energi yang setara dengan baterai alat bantu dengar, teknologi ini dapat mengubah ilmu pengetahuan, teknologi, bisnis, pemerintah, dan masyarakat dengan mengaktifkan aplikasi penglihatan, audisi, dan multi-indera.

 

 

 

Terobosan hari ini, yang diterbitkan dalam Science bekerja sama dengan Cornell Tech , adalah langkah signifikan menuju membawa komputer kognitif ke masyarakat . 

Ada perbedaan besar antara kemampuan kognitif otak manusia dan konsumsi daya yang sangat rendah jika dibandingkan dengan komputer saat ini. Untuk menjembatani kesenjangan tersebut, para ilmuwan IBM menciptakan sesuatu yang sebelumnya tidak ada — arsitektur komputer scalable dan efisien scalable yang sepenuhnya terinspirasi oleh ilmu saraf yang mematahkan jalur dengan arsitektur von Neumann yang berlaku yang digunakan hampir secara universal sejak 1946.

Chip generasi kedua ini adalah puncak dari hampir satu dekade penelitian dan pengembangan, termasuk prototipe perangkat keras inti tunggal awal pada tahun 2011 dan ekosistem perangkat lunak dengan bahasa pemrograman baru dan simulator chip pada tahun 2013.
 
Arsitektur chip kognitif baru memiliki jaringan mesh dua dimensi on-chip dari 4096 core neurosinaptik digital terdistribusi, di mana setiap modul inti mengintegrasikan memori, komputasi, dan komunikasi, dan beroperasi dengan cara yang didorong oleh kejadian, paralel, dan toleran terhadap kesalahan . Untuk memungkinkan penskalaan sistem di luar batas chip tunggal, chip yang berdekatan, ketika ubin, dapat saling terhubung dengan mulus — membangun fondasi untuk superkomputer neurosinaptik di masa depan.  

Untuk menunjukkan skalabilitas, IBM juga mengungkapkan sistem 16-chip dengan enam belas juta neuron yang dapat diprogram dan empat miliar sinapsis yang dapat diprogram.
 
“IBM telah menciptakan terobosan baru di bidang komputer yang diilhami otak, dalam hal arsitektur baru yang radikal, skala yang belum pernah terjadi sebelumnya, efisiensi daya / area / kecepatan yang tak tertandingi, skalabilitas tanpa batas, dan teknik desain inovatif. Kami memperkirakan generasi baru sistem teknologi informasi - yang melengkapi mesin von Neumann saat ini - didukung oleh ekosistem sistem, perangkat lunak, dan layanan yang terus berkembang, "kata Dr. Dharmendra S. Modha , Anggota Rekan IBM dan Ilmuwan Kepala IBM, Brain-Inspired Computing, Penelitian IBM. “Keripik yang diilhami otak ini dapat mengubah mobilitas, melalui aplikasi sensorik dan cerdas yang dapat ditampung di telapak tangan Anda tetapi tanpa memerlukan Wi-Fi. Prestasi ini menggarisbawahi peran kepemimpinan IBM pada momen transformasi penting dalam sejarah komputasi melalui investasi jangka panjang dalam inovasi organik. "
 
Badan Proyek Penelitian Pertahanan Tingkat Lanjut (DARPA) telah mendanai proyek tersebut sejak 2008 dengan sekitar $ 53 juta melalui Fase 0 , Fase 1 , Fase 2 , dan Fase 3 dari sistem Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE) program. Kolaborator saat ini termasuk Cornell Tech dan iniLabs, Ltd.

 

 Membangun Chip

Chip ini dibuat menggunakan teknologi proses 28nm Samsung yang memiliki memori on-chip yang padat dan transistor kebocoran rendah.
"Ini adalah pencapaian yang menakjubkan untuk memanfaatkan proses yang secara tradisional digunakan untuk perangkat seluler berdaya rendah yang tersedia secara komersial untuk mengirimkan chip yang mengemulasi otak manusia dengan memproses sejumlah besar informasi sensorik dengan daya yang sangat sedikit," kata Shawn Han, wakil presiden dari Pengecoran Pemasaran, Samsung Electronics. “Ini adalah terobosan arsitektur besar yang penting ketika industri bergerak menuju cloud generasi baru dan pemrosesan data besar. Sangat menyenangkan menjadi bagian dari kemajuan teknis untuk generasi selanjutnya melalui teknologi 28nm Samsung. "
 
Elemen sirkuit yang digerakkan oleh peristiwa dari chip menggunakan metodologi desain asinkron yang dikembangkan di Cornell Tech dan disempurnakan dengan IBM sejak 2008.
"Setelah bertahun-tahun berkolaborasi dengan IBM, kami sekarang selangkah lebih dekat untuk membangun komputer yang mirip dengan otak kita," kata Profesor Rajit Manohar, Cornell Tech.
Kombinasi teknologi proses mutakhir, metodologi desain asinkron-sinkron hibrid, dan arsitektur baru telah menghasilkan kepadatan daya 20mW / cm ² yang hampir empat kali lipat lebih kecil dari mikroprosesor saat ini.
 

 Memajukan Ekosistem SyNAPSE

Chip baru ini adalah komponen ekosistem lengkap terintegrasi end-to-end yang mencakup simulator chip , data ilmu saraf , superkomputer , spesifikasi neuron , paradigma pemrograman , algoritma dan aplikasi , dan model desain prototipe . Ekosistem mendukung semua aspek siklus pemrograman mulai dari desain hingga pengembangan, debugging, dan penyebaran.
Untuk menghadirkan kemampuan teknologi yang berbeda secara fundamental ini kepada masyarakat, IBM telah merancang kurikulum pengajaran baru untuk universitas, pelanggan, mitra, dan karyawan IBM.

 
Aplikasi dan Visi

 
Ekosistem ini menandakan pergeseran dalam komputasi bergerak yang lebih dekat ke data, dengan mengambil berbagai jenis data sensorik, menganalisis dan mengintegrasikan informasi waktu-nyata dengan cara yang bergantung pada konteks, dan berurusan dengan ambiguitas yang ditemukan dalam lingkungan dunia nyata yang kompleks.
 

Melihat ke masa depan, IBM berupaya mengintegrasikan pemrosesan neurosinaptik multi-sensorik ke perangkat seluler yang dibatasi oleh daya, volume, dan kecepatan; mengintegrasikan sensor-sensor berbasis kejadian baru dengan chip; layanan cloud multimedia real-time yang dipercepat oleh sistem neurosinaptik; dan superkomputer neurosinaptik dengan memasang beberapa chip di papan, menciptakan sistem yang pada akhirnya akan menskalakan hingga seratus triliun sinapsis dan seterusnya.
 
Membangun di atas inti neurosinaptik yang ditunjukkan sebelumnya dengan on-chip, pembelajaran online, IBM membayangkan membangun sistem pembelajaran yang beradaptasi dalam pengaturan dunia nyata. Sementara perangkat keras saat ini dibuat menggunakan proses CMOS modern, arsitektur yang mendasarinya siap untuk mengeksploitasi kemajuan dalam memori masa depan, integrasi 3D, logika, dan teknologi sensor untuk menghasilkan daya yang lebih rendah, paket lebih padat, dan kecepatan lebih cepat.
 
Pandangan yang dikemukakan adalah dari penulis dan tidak mencerminkan kebijakan resmi atau posisi Departemen Pertahanan atau Pemerintah AS. Disetujui untuk Rilis Publik, Distribusi Tidak Terbatas.









Referensi :

https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/44529.wss 

https://en.m.wikipedia.org/wiki/SyNAPSE