Brein-gemodelleerde chips zijn 9.000 keer sneller dan we gewend zijn

Hallelujah! Wetenschappers hebben een nieuwe chip ontwikkeld die maar liefst 9.000 keer sneller is dan de conventionele chip die zich in je desktop bevindt. De chip is gemodelleerd op het menselijk brein en is ook nog eens energie-efficiënter. Door deze nieuwe chip openen er zich nieuwe deuren naar geavanceerde robotica maar ook andere toepassingen, zoals het beter begrijpen van het menselijk brein, maken hun opwachting.

Volgens Kwabena Boahen, hoogleraar op Stanford University, is de normale chip niet alleen langzamer, maar kost het ook 40.000 keer zo veel energie om deze te gebruiken. “Van een puur efficiëntieperspectief is het brein moeilijk te evenaren,” zegt Boahen. Zijn team en hij hebben Neurogrid ontwikkeld, een printplaat of circuitboard waarop 16 speciaal ontworpen “Neurocore” chips zitten. Deze chips kunnen tezamen 1 miljoen neuronen en miljarden synaptische connecties simuleren. Het voornaamste doel was om energie te besparen doordat bepaalde synapsen hetzelfde hardwarecircuit zouden delen. Het resultaat was Neurogrid; een apparaat dat ongeveer net zo groot is als een iPad.

Nu het gelukt is om de chip te ontwikkelen is het zaak om de kosten naar beneden te drukken en om de technologie toepasbaar te maken voor bijvoorbeeld robotica. De chip kost nu nog een slordige 40.000 dollar, maar wanneer men zou overstappen naar massa-productie kunnen de kosten verlaagd worden naar maar liefst 400 dollar. Door het snelle en zuinige karakter van de chip is deze ook uitermate geschikt voor het aansturen van prothesen.

Op die manier kunnen prothesen natuurgetrouwer gemaakt worden en hoeft iemand met bijvoorbeeld een kunstbeen niet om de haverklap zijn of haar prothese in het stopcontact te steken. Boahen werkt daarom samen met zijn team ook aan de toepassing van de chip voor dit specifieke doeleinde. De chip kan echter nog niet het brein evenaren qua prestaties, maar maakt een heel grote stap. “Het menselijk brein heeft op dit moment nog 80.000 keer meer neuronen dan Neurogrid, maar verbruikt maar een derde van de energie,” volgens Boahen. “Het bereiken van dit niveau [van het brein] van energie efficiency gecombineerd met het bieden van grotere configurabiliteit en schaal is de ultieme uitdaging die neuromorfische bouwkundigen aan moeten gaan.”

Boahen geeft aan dat “op dit moment, moet je weten hoe het brein werkt om een van deze te kunnen programmeren.” De hoop is echter dat dit in de toekomst niet meer nodig is en daarom wilt Boahen een zogenaamde neurocompiler maken. “We willen een neurocompiler maken zodat je niets over synapsen en neuronen hoeft te weten wanneer je een van deze dingen wilt gebruiken.” De nieuwe technologie is revolutionair qua prestaties, maar vereist wel vernieuwde programmering.

In de toekomst hoopt Boahen de chip bij bijvoorbeeld een verlamd iemand in de hersenen in te kunnen brengen om er zo voor te kunnen zorgen dat dit persoon weer kan bewegen. De gedachte is dat de chip bepaalde signalen op zou pikken die normaliter naar bepaalde lichaamsdelen gestuurd worden. Deze signalen zouden dan daadwerkelijk omgezet worden naar bewegingen in de prothesen. Soortgelijke technologie is al beschikbaar en wordt gebruikt om de zenuwsignalen van de oppervlakte van de huid op te pikken en door te sturen naar prothesen. Het voordeel van de Neurocore chip is echter dat deze energie-efficiënter is en daardoor minder warm wordt en dus geen gaten brand in je hersenen. Lijkt me best prettig.