IBM e Força Aérea dos EUA estão construindo um supercomputador que imita o cérebro humano

digital-brain

Criar um computador que funcione como o cérebro humano, essa bela gambiarra evolutiva não é nada simples. Em termos de processamento bruto uma máquina pode ser bem mais rápida do que nós, como o Sequoia da IBM demonstrou em 2013 ao rodar um sistema desenvolvido em Stanford chamado Neurogrid, que alcançou a impressionante marca de 16 quatrilhões de cálculos de ponto flutuante por segundo.

O grande problema no entanto é o fato de que o cérebro não processa apenas informações digitais, mas também analógicas. Temos 86 bilhões de neurônios (e não 100 bilhões, como a dra. Suzana Herculano-Houzel provou) e quatrilhões de sinapses que processam dados de forma paralela. Até pouco tempo acreditava-se que o axônio, o logo braço transmissor só tivesse função de enviar os dados aos dendritos (os prolongamentos receptores) dos neurônios vizinhos e que estes processavam informação somente binária, linguagem de máquina mesmo. A diferença é que o cérebro é muito bom em paralelismo, processar diversas funções ao mesmo tempo com pouquíssimo consumo de energia, ainda que muitas vezes os resultados sejam menos do que ideais (o que explica as ilusões de óptica, por exemplo).

neuron

Anatomia de um neurônio

Estudos mais recentes revelaram no entanto que os dendritos processam informações analógicas e digitais simultaneamente. Eles são capazes de enviar picos elétricos na forma de “potenciais graduados”, que não são exatamente tudo e nem completamente nada, como uns e zeros de código binário. Ao enviar uma quantidade específicas de potenciais ao corpo da célula, esta dispara um sinal binário (aí sim) através do axônio, que também é capaz de acomodar informação digital e analógica ao mesmo tempo e repassa-la. Em suma, eles são o “co-processador” do neurônio. Isso posto, a conclusão que se chega é que o cérebro humano é cerca de 100 vezes mais potente em capacidade computacional do que se acreditava.

Simular o cérebro não é fácil. Transístores são por via de regra apenas binários e não podem computar informações analógicas, as variações são grandes demais. É preciso desenvolver uma nova forma de computação e dado que já estamos no limite da Lei de Moore, grupos como o MIT vêm pesquisando há alguns anos processadores com uma arquitetura própria para processos analógicos, com menos transístores que em alguns testes superaram os digitais em poder de processamento. Agora é hora de ir além.

A IBM também trabalha nesse sentido há algum tempo, e agora se uniu à Força Aérea dos Estados Unidos para desenvolver um supercomputador neuromórfico (que emule a plasticidade cerebral) completo, baseado na arquitetura TrueNorth. A ideia é que ele conte com 64 milhões de “neurônios” (como os transistores analógicos são chamados) e 16 bilhões de sinapses, consumindo apenas 10 W de energia.


IBM Research — Meet the Researcher: My Vision for IBM’s AI Supercomputing System

Com o TrueNorth Neurosynaptic System (o nome oficial do computador neuromórfico), que nasceu de um projeto original feito em parceria com o DARPA e a Cornell Unniversity sendo uma máquina analógica realmente similar a um cérebro humano, a IBM espera desenvolver melhores redes neurais e avançar os estudos de Inteligência Artificial, mas voltado inicialmente ao desenvolvimento militar: o interesse da Força Aérea no projeto visa principalmente manter sua vantagem tecnológica dos EUA frente a outros países, ainda mais porque as coisas não andam lá muito bem.

É fato que não veremos um computador do tipo plenamente funcional tão cedo, mas é importante desenvolver novas tecnologias para vencer a limitação que os processadores atuais já enfrentam.

Fonte: IBM.

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Autor: Ronaldo Gogoni

Um cara normal até segunda ordem. Além do MeioBit dou meus pitacos eventuais como podcaster do #Scicast, no Portal Deviante.

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  • EmuManíaco

    Em breve computadores vão colocar gato-net, quebrar e não pagar BRT, Falar que o exemplo de corrupção tem que vir de cima (politicos) e etc..

    • Gesonel o Mestre dos Disfarces

      Essa do exemplo ter que vir de cima me dói na alma.

      • EmuManíaco

        é a pior.

  • Gesonel o Mestre dos Disfarces

    Vai dar merda isso aí.

  • Garrete Alves Reis

    Excelente texto!! Essa do processamento paralelo do axônio foi noticiada faz algum tempo, mas parece q passou batido pela galera da área. Citar essa novidade só reforçou a complexidade q é simular um cérebro!

  • Samuel

    Sou da teoria que um sistema não é capaz de debruçar sobre si mesmo para entender como ele mesmo funciona. O cérebro seria um sistema tentando entender ele mesmo. Para mim seria preciso algo de fora para explicar. Mas alguém poderia me ajudar a entender como a natureza conseguiu criar uma máquina dessas através de blocos básicos e de forma aleatória (talvez por isso o Cardoso tenha chamado de gambiarra), através de tentativa e erro, e nós – mesmo dotados de todo tipo de ferramenta e equipamento – não conseguimos recriar? Mesmo que seja através de uma simulação um destes computadores que fazem trilhões de tentativas e erro por segundo.

    • me ajudar a entender como a natureza conseguiu criar uma máquina dessas através de blocos básicos e de forma aleatória

      Teve tempo. Algo em torno de 3,8 bilhões de anos.

      Me dê 3 bilhões de anos e construo não só um cérebro, mas um corpo inteiro artificialmente. Se tiver interesse em investir na empresa, me envia mensagem private. Retorno estimado de investimento de 100.000% ao fim do prazo.

      • Samuel

        Mas a questão é essa. Vc nao tem esse tempo. Mas dentro de um computador que faz TRILHÕES cálculos por SEGUNDO, vc tem. E mesmo nosso cérebro sendo capaz de construir um computador destes, não foi capaz de botar uma sequencia de tentativas e erros para rodar. Desde que temos computadores com tal capacidade de força bruta, tempo não parece ser exatamente o problema…

        • Joao Godoy

          Vai, fala logo as palavras Design Inteligente.

          • André Luiz Dos Santos
          • Henrique Silveira Steinmetz

            Adorei essa foto pra colocar em discuções.. kk

          • Samuel

            Andou estudando isso?

          • Joao Godoy

            Não, se for para estudar pseudo ciência iria estudar alquimia.

          • Claudio Roberto Cussuol

            Vários princípios da alquimia já existem.
            É perfeitamente possível fazer ouro a partir de metais menos nobres utilizando física nuclear.
            O problema é que fica mais caro do que simplesmente garimpar.

          • Joao Godoy

            Ouro? Eu quero é pedra filosofal! Eu quero é fazer humunculo!

          • Rennan Lemos da Vinci

            Eu fiquei sabendo que os Irmãos Elric descobriram recentemente uma fórmula para sintetizar a pedra filosofal!

          • Inquisidor

            correção, uma humunculos bem peituda.

        • Danilo

          Acho que a gente consegue “emular” os fundamentos básicos de um cérebro dentro de um computador, mas… VAI FICAR MUITO mais lento que um cérebro de qualquer bicho, ao contrário do que você afirmou, nessa velocidade, demoraria mais que 3,8 bilhões de anos!

          • Samuel

            Nem precisa emular o cérebro. Mas emular o processo evolutivo, nem que leve ao cérebro de um rato. Como disse o Cardoso, temos computadores para rodar TRILHÕES de cálculos por SEGUNDO. Isso é capacidade de processamento para executar um modelo em tempo hábil. A única forma de colocar a evolução num tubo de ensaio, ao meu ver, é essa. E hoje temos ferramental mais que suficiente para isso. E até agora nada neste sentido.

          • Joao Godoy

            Se você ignorar fatos científicos, ai isso seria a unica maneira de ver se a evolução funciona.
            Mas quanto a sua questão, não temos equipamento para emular o que você quer da forma que você precisa, tem tantas variáveis que afetam se um individuo tem mais sucesso em passar o seu gene para frente, você não teria que só emular um individuo ou uma especie, você teria que emular completamente todo um ecossistema e as interações entre todos os atores desse cenário, incluindo coisas banais como uma mutação aleatória na grama torna ela um pouco um leve tom mais claro, que aumenta em 0,05% as chances de um predador não ver um rato. Até você programar todas as variações possíveis em um sistema você já teria morrido, seus filhos teriam que continuar o seu trabalho e mesmo os netos deles não viveriam tempo suficiente para ver esse emulador de evolução pronto.
            Computadores podem fazer milhões e trilhões de cálculos por segundo, mas eles são limitados a uma janela de eventos programada previamente.

          • Samuel

            Apesar do texto falar de uma máquina sugerida para se comportar de forma parecida com o cérebro (incluindo software e hardware), eu não teria a pretenção de questionar aqui nos comentários algo que simule até chegar a animais na natureza. Mas sim juntar geneticistas, biológicos, físicos (e o que for) para tentar criar um modelo que mostre durante zilhões de tentativas se é possível mostrar ao menos como elementos químicos básicos geraram aminoácidos (como o experimento em laboratório do Miller) ou matéria inorgânica em alguma coisa capaz de se reproduzir. Que seja algo básico (digo básico comparando-se com um cérebro…). – Ouvimos sempre falarem da questão tempo como fator chave para o surgimento da vida. A verdade é que o tempo não é impeditivo para nós com os computadores de hoje. O que não temos (apesar de querermos simular o funcionamento do cérebro) é a mínima ideia de como uma ameba surgiu. Pode ser que o processo de surgimento da vida tenha acontecido ainda mais rápido que supomos (e descobertas sempre apontam para a vida tendo surgido cada vez mais cedo)

          • O problema é o tempo para se construir um software que simule todas as variáveis possíveis da evolução. O ambiente é fator determinante durante um processo evolutivo, então o software teria que contemplar as bilhões de variações possíveis e a gente teria que programar cada variação unitariamente, ou seja, o software nunca ficaria pronto.

          • Joao Godoy

            O que você não entende é que evolução é o meio ambiente selecionando indivíduos com características que facilitem eles viverem no ambiente, você não pode falar de evolução e ignorar o meio ambiente, você não pode falar de evolução e ignorar o relacionamento de todos os outros atores, e também tem questões não biologicas que vão afetar isso, pois a temperatura vai afetar qualquer reação química, um ambiente com ph mais alto ou mais baixo vai afetar reações químicas, um ambiente com mais ou menos incidencia de luz ultraviolencia vai afetar, você teria que emular em nível atômico todas as interações.
            Se você quer ignorar tudo isso você não vai poder falar que refutou a evolução pois o seu modelo estará incompleto.
            Sem isso você não vai simular que você quer, então como eu disse, a janela de eventos que um sistema pode emular está limitado a programação, não importa quantos cálculos super computadores façam por segundo, eles estarão limitados ao cálculos programados.
            Sugiro que você de uma estuda em efeito borboleta, e por favor, não fale que isso é sobre como borboletas causam furacões.
            O que o texto fala é sobre recriar um elemento, o cérebro, de um ator, um humano, em um período infinitamente pequeno de tempo, o tempo de “hoje” comparado a vida do sistema solar… Para não dizer o tempo do universo…. Isso é infinitamente mais simples e mesmo assim olha o trabalho que é recriar.

          • Samuel

            Oq vc não tá entendendo tb eh q eu me contentaria com a simulação do ambiente primitivo ESTAVEL da boca de uma terma marinha assando componentes químicos primitivos. Como a teoria mais atual diz como os primeiros seres surgiram. Esquece a competição entre algo com mais de duas células. Ok, uma simulação em tubo de ensaio do experimento do Miller gerando aminoácidos. Se isso eh complicado de simular, o que dirá do cérebro descrito no texto. É ISSO. NAO ESTOU PROVOCANDO ISSO PARA QUESTIONAR A EVOLUÇÃO. MAS SIM NOSSA CAPACIDADE DE REPRODUZIR UM CEREBRO (POR MAIS SIMPLIFICADO QUE SEJA) EM COMPUTADORES

          • .R

            Acho que a questão é que mesmo um ambiente primitivo estável contém muitas variáveis a serem implementadas, algumas provavelmente até desconhecidas, tornando o projeto inviável mesmo supostamente tendo o poder de processamento para isso. E quanto mais você simplificar as variáveis menos fiel a realidade vai ser.

            Se até hoje não criaram um emulador 100% de Super Nintendo, imagina um para emular a realidade.

          • Samuel

            “Se até hoje não criaram um emulador 100% de Super Nintendo, imagina um para emular a realidade.” hahahaha

          • Joao Godoy

            Então decida-se, ou você quer algo simples ou você quer algo que chegue até um cérebro, mesmo que de um rato, como você falou três vezes.
            E mantenho a sugestão, estude efeito borboleta.

          • Samuel

            Falei de rato com outro cara, mas eu decido: eu “quero” um simulador que leve a mostrar como surgiu surgiu algo capaz de criar uma cópia de si mesmo. Uma PPLO que seja. Exatamente isso. Dou cinco anos de execução numa máquina processando com um petaflop (computador de 2008 faz isso). Pode ser? Ou vc acha que a construção desse software levaria mais tempo que a construção de uma arquitetura de software e hardware que reproduza o funcionamento do cérebro (a coisa mais complexa do universo) que o texto aqui fala. – ESTOU FALANDO ISSO TUDO SEM IRONIA. TENHO CURIOSIDADE LEGÍTIMA DE COMO TEMOS TANTA COISA E NÃO CONSEGUIMOS ENTENDER/REPRODUZIR O PASSO DE UMA MATÉRIA INORGANICA PARA UMA ORGANICA.

          • Danilo

            Acredito que o cérebro de um rato seja incrivelmente mais potente que um super computador.. a diferença eh que a gente quer comparar ambos do ponto de vista matemático (cálculos/segundo), mas o cérebro não funciona desse jeito, ele ta fazendo milhões de cálculos de forma aproximada e indireta quando a gente faz uma baliza, e a gente não se dá conta, por ex….

            Sobre usar uma simulação de evolução… A gente não tem nem potência e nem tempo para simular algo que levou quase 4 bilhões de anos, nossos PCs são fracos demais para simular a evolução em “tempo real”, imagina simular em “2x speed” ou mais? Acho que meus netos podem ver isso, caso haja cpu quântica pra isso.

          • Samuel

            Esquece o lance do rato. Foi força de expressão minha (equivocada) para dizer que não precisa chegar no cérebro humano (até pq, nosso cérebro tem áreas com concentração diferente de neurônio que nos faz ser quem somos). Mas um simulador que mostre como se deu ao menos qualquer coisa que seja capaz de se duplicar (célula, ameba, bactéria) já seria algo que viraria o mundo de cabeça pra baixo… Sobre os PCs, desde 2008 existem computadores que fazem 1 petaflop (1,026 quatrilhão de cálculos por SEGUNDO). Hardware não é problema. Tempo não é problema. O problema é o software. Nós não temos a mínima idéia de como algo capaz de se reproduzir surgiu. Mesmo com todo tempo do mundo a disposição, o que explica essa singularidade nunca foi sequer arranhada na superfície. E isso é MUITO LOUCO

          • Inquisidor

            acho que nós que somos limitados para fazer isso, seria mais lucro (minha opinião) deixar aquelas maquinas de machine learning desenvolver essas coisas, sempre que entra essas A.Is no meio sai coisa legal.

          • Oberaldo Gilmentoo

            “O Cérebro Relativístico” é um livro muito interessante do Miguel Nicolelis (neurocientista de ponta de uma universidade dos EUA que, por essas coincidências da vida, nasceu no Brasil) onde ele defende de forma muito bem explicada tecnicamente o ponto de vista de que um cérebro não é emulável.

          • Danilo

            Vou ler quando der.. quero saber o motivo pelo qual não seria emulável… Até onde entendo, quase tudo pode ser simulado ou emulado, o problema na maioria das vezes é performance..

            Há 30 anos, era inviável uma simulação (emulação?) meteorológica. Hoje em dia, tem super computador só pra isso.

            Ps: como sempre, demonstro meu ponto de vista nos comentários, não estou afirmando nada com real convicção, já que eu sei muito menos do assunto que este autor de livro deve saber!

          • Oberaldo Gilmentoo

            Danilo, eu também não pretendo ter nenhuma convicção de nada. 😉 Esse tipo de conversa aqui em comentários é como conversa de botequim, não quero convencer ninguém de nada, até porque, eu próprio não sei nada desse tema. Só citei porque era exatamente o que se discutiu.
            Peguei o tal livro na biblioteca do Paulo Coelho no mês passado, e já li até a metade. É um livro dirigido a leigos, mas, “leigos qualificados”.
            Por isso, se eu viesse aqui dizer que “me convenci” ou que “não me convenci” da possibilidade de emular um cérebro com base no que esse autor disse, eu me sentiria falando cascata, pois não sou minimamente qualificado para “julgar” se o tal autor está certo ou errado. O que eu achar ou deixar de achar não passa de um achismo meu.
            Precisa de outros acadêmicos igualmente qualificados, e também de tempo, e evolução do conhecimento da ciência, etc., para poder refutar ou confirmar o que esse autor disse.
            Enquanto isso não acontece, independentemente de a tese principal do livro ser ou não provada, dá para aprender muita coisa com a leitura.

          • Danilo

            Concordo, mas vamos continuar expondo o que pensamos, mesmo não sendo as pessoas certas a julgar..

            Somos leigos qualificados kkkk

            Obrigado pela indicação, vou procurar !

          • Inquisidor

            supostamente é aí que entra os computadores quanticos?

          • Danilo

            Já li bastante afirmando que sim, que o computador quantico conseguiria simular a parte “analógica” bem mais rápido, uma vez que ele usa valores intermediários (entre 0 e 1) ao invés de binários (0 ou 1).

            Talvez a idéia seja usar um processador binário e um coprocessador quantico para tentar simular em tempo real um algoritmo neural, que é a outra parte DIFICIL, o código que faz uma barata ser mais inteligente que um smartphone em vários quesitos.

      • Ivan

        Não consegui confunda o tempo da evolução e da ciência em geral

        • Mim não entender. Pele pálida aceitar ajuda de grande deus corretor ortográfico. Assim mim tentar ajuda.

          • Ivan

            Não é pq a natureza levou bora de anos que será preciso bilhões de anos para fazer o mesmo, teremos órgãos sintéticos em algumas décadas e não precisaremos de milhões de anos

          • A interpretação do que eu escrevi é que a evolução está 3,8 bi a frente e não que seja necessário outros 3,8 para chegarmos lá, até porque em 3,8 bi, nenhum humano estará vivo.

          • Samuel

            3,8 bi estaremos vivos, só que na forma de alguma outra coisa.

          • -_-

            “alguma outra coisa” humano

    • Ivan

      Não é capaz pois não foi programado pra isso, com uma IA seria possivel ele aprender sozinho e até se questionar.

      Já ouviu falar de evolução?

      Não conseguimos ainda não quer dizer que seja impossivel.

      • Samuel

        Minha dúvida é justamente essa: POR QUE NÃO CONSEGUIRAM PROGRAMAR ALGO nesse sentido se hoje temos ferramenta para simular estes processos, incluindo o período de tempo.

        • Claudio Roberto Cussuol

          Não conseguiram programar AINDA.
          Se você perguntasse pra um cientista de 200 anos atrás se algo mais pesado que o ar poderia voar, é bem provável que ele respondesse que não.

          • Samuel

            Esperamos ansiosos para que consigam fazer algo que mostra ao menos matéria inorgânica caminhar para algo que se replique uma única vez.

          • Claudio Roberto Cussuol

            Você tá pensando no hardware, eu me preocupo muito mais com o software.

          • Samuel

            Não. Eh q sem hardware de hoje nem havia pq fazer um software deste há algumas décadas atrás.

        • Ivan

          Ainda não fizeram um que chegue a capacidade humana, mas já tem alguns mais simples, como está no texto cérebro humano funciona bem diferente que um computador.

        • Ivan

          Pq um PC funciona diferente de um cérebro, texto cita isso

        • Inquisidor

          posso estar errado, mas para computadores ou é sim ou não, 0 ou 1, os computadores são construídos usando o sistema binario, já nosso cerebro tem mais opções que sim ou não, então fica absurdamente tenso de programar algo assim, acredito que seja nessa questão que entre os processadores quanticos, pois os processadores quânticos tem o sim, o não e o sim e não juntos, e ai da muito pano pra manga.

          fora que nós não sabemos como funciona a consciência a ponto de poder reproduzi-la matematicamente , que é o que seria nescessario para criar uma A.I. senciente

    • Não sendo aleatório.

      Se reações químicas fossem aleatórias, ácido clorídrico mais hidróxido de sódio, a cada reação, daria coisas diferentes, mas não. Dá sempre cloreto de sódio e água

      • Samuel

        Essa é uma outra questão interessante.

    • O cérebro seria um sistema tentando entender ele mesmo. Para mim seria preciso algo de fora para explicar.

      Eu acho que essa é parte mais difícil da inteligência artificial e rede neural, construir o discernimento holístico.

    • Inquisidor

      já ouviu falar de alienigenas do passado? eles modificaram o cérebro do neandertal para que ele ficasse mais inteligente a ponto de poder receber ordens e trabalhar nas minas de ouro, vi isso no history channel, deve ser real.

  • Germano

    Ninguém mais pensou “Skynet”? 🙂

  • DanielBastos

    Pra trabalhar com isso a gente estuda informática ou medicina?

    • Jaffy

      Bioengenharia talvez :3

    • Inquisidor

      é uma mistura de varias áreas, se der certo provavelmente vai criar uma area nova .

  • O computador não emula o cérebro humano. Fim. Isso é besteira da IBM para dizer que é Foda

  • Alexandre

    Muito facil simular um cérebro humano. Se for masculino, basta programar pra pensar em sexo, cerveja e futebol. Se for feminino em bolsa, sapato e cabelo. Não sei porque pesquisam tanto.

  • Christiano Nascimento Amorim

    colocou foto do Tico, faltou do Teco.

  • Paulo Bernardi

    “Transístores são por via de regra apenas binários e não podem computar informações analógicas, as variações são grandes demais”

    Essa informação é errada. Transistores podem operar facilmente na parte linear, sendo componentes analógicos. Amplificadores de som, por exemplo, operam de forma linear. Não somente isso, mas eles podem aplicar ganhos lineares em tensão e corrente.

    No entanto, se colocar essa frase em um contexto muito específico (transistores de componentes digitais com litografias muito pequenas não conseguem mais operar na faixa linear) essa informação passa a fazer sentido, mas esse contexto não está bem claro no texto.

    • Fora que cérebros humanos NÃO processam “informação digital”. Gogoni cagogoniando novamente…

  • Manoel Jorge Ribeiro Neto

    Alguém dizendo que isso é o princípio da Skynet em 3, 2, 1…

    • Oberaldo Gilmentoo

      aparentemente já haviam falado isso sete horas antes do seu comentário. 😉

  • Xultz

    Qual é a vantagem de se construir este trambolho, se já sabemos a resposta para o sentido da vida, do universo e tudo mais?

    • -_-

      Falta saber a pergunta exata.

  • Rolando

    O sujeito que ligar o primeiro computador desse tipo poderá dizer: It´s Alive, It´s Alive

  • Rafael Rodrigues

    “Transístores são por via de regra apenas binários”

    Oi???????

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