SyNAPSE, il cervello digitale di IBM

Il cervello è l’organo più complesso del corpo umano e difficilmente sarà possibile creare una sua copia artificiale, ma gli scienziati di IBM hanno da tempo accettato la sfida, confermato dall’annuncio di SyNAPSE, il primo chip neurosinaptico che simula il funzionamento del cervello umano. Il progetto, finanziato dalla DARPA con 53 milioni di dollari, è stato avviato nel 2008 e ha permesso di realizzare un primo prototipo single core tre anni dopo. Il chip di seconda generazione, presentato oggi, integra invece 4.096 core.

Tutti i microprocessori attuali elaborano istruzioni e dati sulla base dell’architettura di Von Neumann, risalente a quasi 70 anni fa. Inoltre, sebbene in alcuni casi il carico computazionale sia ridotto al minimo, i chip tradizionali sono sempre attivi. SyNAPSE invece è un chip “event-driven”, ovvero opera solo quando necessario, consumando una quantità di energia infinitesimale. Le sue specifiche tecniche permettono di comprendere meglio il risultato sbalorditivo ottenuto da IBM: 4.096 core neurosinaptici, 1 milione di neuroni, 256 milioni di sinapsi e 46 miliardi di operazioni al secondo per watt!

Il chip, realizzato da Samsung con un processo produttivo a 28 nanometri, integra 5,4 miliardi di transistor CMOS e consuma solo 70 mW. A titolo di confronto, un chip per server che esegue le stesse operazioni ha un consumo 10.000 volte maggiore. In pratica, un supercomputer delle dimensioni di un francobollo che consuma un’energia equivalente a quella di una batteria per protesi acustica. A differenza dei processori tradizionali, il chip IBM integra sia la CPU che la memoria. È quindi più efficiente, in quanto istruzioni e dati non devono essere prelevati da blocchi di memoria separati dalla CPU.

L’unico aspetto negativo è la necessità di utilizzare un nuovo approccio alla programmazione. Per questo motivo, IBM ha iniziato a creare un intero ecosistema (librerie, algoritmi, applicazioni, linguaggi, simulatori) per semplificare il processo di apprendimento della tecnologia. L’industria cerca di sfruttare al massimo l’architettura di Von Neumann, attraverso l’uso di processori in parallelo o di schede grafiche. IBM, invece, vuole eliminarla completamente. L’obiettivo a lungo termine è realizzare un chip con neurosinaptico con 10 miliardi di neuroni e 100 trilioni di sinapsi.