SpiNNaker, Super Komputer yang Bekerja Mirip Otak Manusia

Fakultas Sains Komputer Universitas Manchester, Inggris untuk pertamakalinya pada Jum’at (2/11) pekan lalu menyalakan Supercomputer neuromorfik terbesar di dunia. Mesin prosesor 'Spiking Neural Network Architecture' atau 'SpiNNaker' itu memiliki satu juta inti pemrosesan (prosesor) dan 1.200 panel sirkuit yang saling terhubung bersama-sama dan beroperasi seperti otak manusia. SpiNNaker mampu menyelesaikan lebih dari 200 juta juta tindakan per detik, dengan masing-masing chip memiliki 100 juta transistor.

Proyek yang menghabiskan dana 15 juta poundsterling ini membutuhkan waktu 20 tahun dalam pematangan ide dan lebih dari 10 tahun dalam pembangunannya. Pengembangan dimulai sejak tahun 2006, awalnya didanai oleh EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council) dan sekarang didukung oleh Europian Human Brain Project.

Mesin SpiNNaker ini dapat memodelkan lebih banyak neuron biologis secara real time daripada mesin lain di planet ini. Sejak April 2016, SpiNNaker telah mensimulasikan aktivitas neuron menggunakan 500.000 prosesor inti, tetapi mesin yang ditingkatkan memiliki kapasitas dua kali lipat, demikian dijelaskan Profesor Teknik Komputer Steve Furber lewat email kepada Live Science.

Neuron biologis adalah sel otak dasar yang ada dalam sistem saraf yang berkomunikasi terutama dengan memancarkan 'paku' energi elektro-kimia murni. Komputasi neuromorfik menggunakan sistem komputer skala besar yang mengandung sirkuit elektronik untuk meniru lonjakan inti dalam mesin.

Tidak seperti komputer tradisional, SpiNNaker bersifat unik karena ia tidak berkomunikasi dengan mengirimkan sejumlah besar informasi dari titik A ke B melalui jaringan standar. Sebaliknya, ia meniru arsitektur komunikasi paralel besar-besaran otak, mengirimkan miliaran informasi dalam jumlah kecil secara bersamaan ke ribuan tujuan yang berbeda.

Dalam rilis pers Universitas Menchester, Steve Furber, yang menyusun gagasan awal komputer ini, mengatakan, “SpiNNaker benar-benar memikirkan ulang cara kerja komputer konvensional. Kami pada dasarnya menciptakan mesin yang lebih berfungsi seperti otak daripada komputer tradisional.

"Tujuan utama proyek ini adalah satu juta core dalam satu komputer untuk aplikasi pemodelan otak dengan waktu sesungguhnya, dan kami sekarang telah mencapainya, yang sangat fantastis."

Para pembuat komputer ini bertujuan untuk meniru hingga satu miliar neuron biologis secara real time dan sekarang selangkah lebih dekat. Sebagai perbandingan skala otak tikus terdiri dari sekitar 100 juta neuron dan otak manusia adalah 1000 kali lebih besar dari itu.

Satu miliar neuron adalah 1% dari skala otak manusia, yang terdiri dari hanya di bawah 100 miliar sel otak, atau neuron, yang semuanya sangat terkait melalui sekitar 1 quadrillion (yaitu 1 dengan 15 nol) sinapsis.

Salah satu kegunaan mendasar komputer prosesor sejuta-inti adalah membantu ahli saraf lebih memahami bagaimana otak kita bekerja dengan menirunya. Ini dilakukan dengan menjalankan simulasi real-time berskala sangat besar yang tidak mungkin dilakukan pada mesin lain.

Sebagai contoh, SpiNNaker telah digunakan untuk mensimulasikan pemrosesan real-level tingkat tinggi dalam berbagai jaringan otak yang terisolasi. Ini termasuk 80.000 model neuron dari segmen korteks, lapisan luar otak yang menerima dan memproses informasi dari indera.

Selain itu, SpiNNaker mensimulasikan wilayah otak yang disebut Basal Ganglia - area yang terkena penyakit Parkinson, yang berarti memiliki potensi besar untuk terobosan neurologis dalam sains seperti pengujian farmasi.

Profesor Furber mengatakan bahwa teknologi yang menggerakkan superkomputer ini, yang bertindak seperti otak daripada mesin, dapat membantu memahami pola bicara dan pengembangan kecerdasan buatan.

Kekuatan SpiNNaker baru-baru ini dimanfaatkan untuk mengendalikan robot, SpOmnibot. Robot ini menggunakan sistem SpiNNaker untuk menginterpretasikan informasi visual real-time dan menavigasi ke objek tertentu sambil mengabaikan yang lain.

“Ahli saraf sekarang dapat menggunakan SpiNNaker untuk membantu membuka beberapa rahasia bagaimana otak manusia bekerja dengan menjalankan simulasi skala besar yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini juga berfungsi sebagai simulator saraf real-time yang memungkinkan robot untuk merancang jaringan saraf skala besar ke robot mobile sehingga mereka dapat berjalan, berbicara, dan bergerak dengan fleksibilitas dan daya rendah, ” ujar Profesor Fuber.

Dengan semua kekuatan komputasi dan kemampuan otaknya, seberapa dekatkah SpiNNaker berperilaku seperti otak manusia yang nyata? Untuk saat ini, simulasi otak manusia sama sekali tidak mungkin, kata Furber. Mesin canggih seperti SpiNNaker masih dapat mengelola hanya sebagian kecil dari komunikasi yang dilakukan oleh otak manusia, dan superkomputer memiliki jalan panjang sebelum mereka dapat berpikir sendiri, lanjut Furber di emailnya kepada Live Science. Bahkan dengan satu juta prosesor, kita hanya bisa mendekati 1 persen dari skala otak manusia, dan itu dengan banyak asumsi yang menyederhanakan. Fuber menambahkan, SpiNNaker dapat meniru fungsi otak tikus, yang 1.000 kali lebih kecil dari otak manusia. (Maya P / YK-1)