Computação cognitiva: IBM simula o cérebro de um gato
Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/11/2009
Nota do Blog
Mais uma maravilha da "evolução": o homem que, com suas máquinas, já ultrapassou a orla externa do sistema solar (mais de 12 bilhões de km), ainda não consegue nem ao menos compreender o funcionamento do cérebro, seja do homem, seja dos bichanos.
A simulação (impressionante!) está auxiliando no teste de hipóteses sobre os mecanismos (sinapses) que conduzem às funções cerebrais, entre elas, o pensar (note a expressão das correntes elétricas - vide White, há 150 anos, motivo pelo qual foi chamada de "louca").
Ou seja, ainda não se tem certeza de como o cérebro funciona... E não se tem certeza de que um dia será possível imitá-lo!
Para simular o cérebro de um simples gatinho, foi usado um monstruoso supercomputador (um dos mais rápidos do mundo). Esta simulação foi meramente estrutural - mostrando os estonteantes trilhões de ligações entre os neurônios. Isto não significa que o computador teve vontade de tomar leite e correr atrás de novelos de lã!!!
Note que a pesquisa simulou "quase em tempo real" o cérebro do felino (ou seja, mesmo se o cérebro funcionasse, ainda assim o gato pensaria, agiria e se comportaria em "câmera lenta").
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Cientistas da IBM anunciaram a realização de uma simulação computadorizada equivalente ao cérebro de um gato, contendo 1 bilhão de neurônios disparando e 10 trilhões de sinapses individuais - sinapses são os mecanismos de troca de informações entre os neurônios.
Computação cognitiva
O simulador, que representa um progresso significativo na chamada computação cognitiva, foi elaborado pelos pesquisadores da empresa em colaboração com cientistas da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, ambos dos Estados Unidos.
Segundo os pesquisadores, seu objetivo é criar um programa de computador capaz de simular e emular as habilidades do cérebro para a sensação, percepção, ação, interação e cognição.
E, em vez de gigantescos supercomputadores que ocupam prédios inteiros, eles esperam fazer isto em um dispositivo do tamanho do próprio cérebro humano e gastando tão pouca energia quanto este - veja mais sobre o projeto Cérebro Azul e sobre o computador cognitivo.
Chip sinaptrônico
Os cientistas vislumbram a fabricação, no futuro, daquilo que eles chamam de chip sinaptrônico, um processador que funcione utilizando os mesmos mecanismos das sinapses cerebrais.
Para isso eles pretendem se basear na nanotecnologia e nos avanços das memórias de mudança de fase e nas junções de tunelamento magnéticas, criando processadores que funcionem em princípios radicalmente diferentes da computação convencional, do tipo von Neumann.
"Conforme os mundos físico e digital continuam a se mesclar e a computação se incorpora no tecido da nossa vida diária, é imperativo que criemos um sistema de computação mais inteligente que possa nos ajudar a compreender a grande quantidade de informações disponíveis, de forma muito parecida com o nosso cérebro, que é capaz de interpretar rapidamente e agir frente a problemas complexos," Josephine Cheng, diretora de pesquisas da IBM.
Matéria Azul
Além da simulação cortical em grande escala, a equipe revelou o desenvolvimento de um novo algoritmo, chamado BlueMatter (matéria azul), que sintetiza os dados neurológicos e que já está sendo utilizado para a próxima etapa da pesquisa, que prevê alcançar resultados semelhantes na simulação do cérebro humano.
Utilizando técnicas de imageamento por ressonância magnética, os cientistas estão medindo e mapeando as conexões entre todas as localizações corticais e subcorticais no cérebro humano. Isso equivale a desenhar uma espécie de esquema elétrico do cérebro, uma vez que quase todas as sinapses são elétricas - um número menor delas é química.
Segundo os cientistas, esse mapeamento deverá permitir o conhecimento da vasta rede de comunicações cerebrais e, eventualmente, à compreensão de como o cérebro representa e processa as informações.
Simulação do cérebro
Para executar a simulação cortical do cérebro quase em tempo real, superando em número os neurônios e as sinapses encontradas no córtex de um gato, a equipe construiu um simulador cortical que incorpora uma série de inovações em computação, memória e comunicação, assim como sofisticados detalhes biológicos obtidos por meio da neurofisiologia e da neuroanatomia.
Os pesquisadores insistem que seu simulador é uma ferramenta, um instrumento científico, de grandeza comparável à de um acelerador linear de partículas ou de um microscópio eletrônico.
Hipóteses sobre o funcionamento do cérebro
De fato, esta é a mais poderosa ferramenta já construída para testar hipóteses sobre a estrutura do cérebro, sobre sua dinâmica e sobre seu funcionamento.
O algoritmo Matéria Azul, quando combinado com o simulador cortical, permite que os cientistas testem várias hipóteses matemáticas sobre a estrutura e o funcionamento do cérebro, assim como permite que eles avaliem como sua estrutura afeta sua função.
Vale ressaltar que o próprio objetivo dos cientistas - descobrir como funcionam os núcleos computacionais do cérebro e como o processamento cerebral utiliza os circuitos biológicos em suas dimensões micro e macro - está baseado na hipótese de que o cérebro funciona de forma semelhante à de um computador. Ou, pelo menos, de que é possível reproduzir o funcionamento do cérebro utilizando estruturas não-biológicas, como um chip. Somente o avanço das pesquisas confirmará se alguma dessas hipóteses é válida.
Embora esperem inserir todo o dispositivo, no futuro, no interior de um único chip, a simulação do cérebro de um gato rodou em um supercomputador Blue Gene, com 147.456 CPUs e 144 terabytes de memória principal, o que revela a distância que ainda separa a pesquisa do seu objetivo final de construção de um chip sinaptrônico.
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