Den Menschen verstehen Eine Million ARM-Cores sind Basis eines Gehirn-Simulators

In einem Forschungsprojekt der Universität von Manchester soll mit Hilfe von einer Million zusammengeschalteter ARM-Cores ein Gehirn-Simulator aufgebaut werden. Selbst dieser SpiNNaker (Spiking Neural Network Architecture) genannte Computer wird allerdings nur rund 1 % des menschlichen Gehirns nachbilden können.

Die von der taiwanischen Foundry UMC in einem 130-nm-Prozess gefertigten Chips wurden im Juni an die Universität ausgeliefert, wo sie mittlerweile mehrere Funktionstests durchlaufen haben.

Das Projekt SoiNNaker ist ein Vorhaben der Universität von Manchester in Kooperation mit weiteren Universitäten aus Southhampton, Cambridge und Sheffield und wurde von der englischen Regierung mit rund 8 Mio. Dollar gefördert. Der Projektleiter, Professor Steve Furber von der Universität Manchester, hat nicht nur schon seit vielen Jahren an der Gehirnfunktion geforscht, sondern ist auch einer der Designer der Acorn RISC Machine, einem Mikroprozessor, der Vorgänger der heutigen ARM-Cores ist. Laut Furber laufen bereits kleinere Simulationen, die in den nächsten 18 Monaten heraufskaliert werden.

Im menschlichen Gehirn befinden sich freilich rund 100 Milliarden Neuronen, die untereinander durch 1000 Trillionen Nervenbahnen verbunden sind. Selbst mit dem jetzt entwickelten Computer und seinen 1 Millionen ARM-Cores kann damit nur rund 1 % des Gehirns simuliert werden.

Die Neuronen übertragen Informationen mittels elektrischer Impulse, die bei SpiNNaker über Datenpakete modelliert werden. Die Verarbeitung der realen Impulse durch die Neuronen wird durch entsprechende Modelle oder virtuelle Neuronen nachgebildet, die auf den ARM-Cores laufen. Die verwendete Architektur und die kompremierten Datenpakete sorgen dafür, dass SpiNNaker die Informationen genauso schnell weiterleiten kann wie das Gehirn mit wesentlich mehr Verbindungen.

Ein Chip enthält 18 ARM-Cores nebst 55 jeweils 32 Kbyte großen SRAM-Blöcken, die über den Die verteilt sind. Letztere sind primär dafür verantwortlich, dass sich auf dem Die rund 100 Millionen Transistoren befinden. Zusammen mit einem externen 1 Gbit großen DDR-SDRAM von Micron, dass mit 166 Mhz getaktet wird, wird der Die in ein 300-BGA-Gehäuse verpackt.

Professor Furber glaubt, mit dem SpiNNaker-Computer große Fortschritte hinsichtlich des Verständnisses, wie das menschliche Gehirn arbeitet, erzielen zu können. ARM unterstützt das Projekt bereits seit 2005, indem Prozessor- und physical-IP zugeliefert wird.