Το εργαστήριο της IBM Research στην Καλιφόρνια αναπτύσσει ένα πρωτότυπο τσιπ που ονομάζεται NorthPole και βασίζεται στην αρχιτεκτονική του ανθρώπινου εγκεφάλου. Υπόσχεται να βελτιώσει σημαντικά την αποδοτικότητα των υπολογιστών και να παράγει συστήματα που δεν θα βασίζονται στο cloud computing.
Οι γιγάντιοι πρώτοι mainframe υπολογιστές ήταν ένα πολύπλοκο συνονθύλευμα τεχνολογιών και ο μόνος τρόπος για να λειτουργήσουν σωστά ήταν να χωριστούν λειτουργίες όπως ο έλεγχος, η λογική και η μνήμη σε ξεχωριστές μονάδες, με το σύστημα να μετακινεί δεδομένα από τη μία μονάδα στην επόμενη ως μέρος της διαδικασίας. Ως αποτέλεσμα, οκτώ δεκαετίες αργότερα, οι μηχανικοί εξακολουθούν να συναρμολογούν υπολογιστές που βασίζονται σε αυτή την ιστορική διάταξη, η οποία είναι πλέον γνωστή ως αρχιτεκτονική von Neumann από το όνομα του πρωτοπόρου της πληροφορικής John von Neumann. Δημιουργήθηκε επίσης αυτό που είναι γνωστό ως von Neumann bottleneck και περιγράφει τις καθυστερήσεις που προκαλεί η διαδικασία αυτή.
Σύμφωνα με την IBM, το πρωτότυπο τσιπ NorthPole χρειάστηκε δύο δεκαετίες για να αναπτυχθεί και καταφέρνει να παρακάμψει το von Neumann bottleneck με μερικές έξυπνες καινοτομίες. Η μία ήταν να βασιστεί η αρχιτεκτονική στον ανθρώπινο εγκέφαλο, ο οποίος είναι πολύ πιο ενεργειακά αποδοτικός από οποιονδήποτε υπολογιστή, και να δημιουργηθεί αυτό που η IBM αποκαλεί “μια αμυδρή αναπαράσταση του εγκεφάλου στον καθρέφτη ενός silicon waffer”.
Ουσιαστικά, αυτό που έκανε ο επικεφαλής του έργου Dharmendra Modha ήταν να κάνει την νευρωνική αρχιτεκτονική να λειτουργεί σαν ένα είδος ψηφιακών συνάψεων οι οποίες θα συνδυάζουν αυτές που κάποτε ήταν ξεχωριστές λειτουργίες. Αυτό επέτρεψε στους μηχανικούς να μεταφέρουν τη μνήμη στο ίδιο το τσιπ επεξεργασίας και στη συνέχεια να «θολώσουν» τη γραμμή μεταξύ μνήμης και επεξεργασίας. Αυτή η νέα αρχιτεκτονική όχι μόνο επιταχύνει το τσιπ με τα 22 δισεκατομμύρια τρανζίστορ και τους 256 πυρήνες του καθιστώντας το 25 φορές πιο αποδοτικό, αλλά και μειώνει τη σπατάλη ενέργειας, εξαλείφοντας την ανάγκη για τα περίπλοκα συστήματα ψύξης που απαιτούνται για συστήματα υψηλών επιδόσεων.
Επί του παρόντος, το NorthPole δεν είναι τσιπ γενικής χρήσης. Μέρος των βελτιώσεών του έχει γίνει με κόστος την εξειδίκευση των λειτουργιών του. Ωστόσο, έχει τη δυνατότητα να διπλασιάσει ή ακόμη και να τετραπλασιάσει τις λειτουργίες, ανοίγοντας τον δρόμο για τη δημιουργία ενός δικτύου σε ένα τσιπ που θα μπορεί να εκτελεί κάθε είδους εργασίες που σήμερα απαιτούν πρόσβαση σε τεράστιους διακομιστές cloud.
Λόγω του σχεδιασμού του, το NorthPole δεν είναι (ακόμη) κατάλληλο για τεχνητή νοημοσύνη, αλλά η τεράστια ισχύς του στην εξαγωγή συμπερασμάτων ανοίγει ένα ευρύ φάσμα στρατιωτικών και πολιτικών εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων ανεξάρτητων συστημάτων που μπορούν να χειριστούν από μόνα τους μεγάλες ποσότητες δεδομένων για την αναγνώριση προσώπων, την ταξινόμηση εικόνων, την επεξεργασία φυσικής γλώσσας, την αναγνώριση ομιλίας και πολύ πιο αξιόπιστα συστήματα αυτόνομης οδήγησης. Επιπλέον, η βελτιωμένη θερμική απόδοση σημαίνει ότι ο νόμος του Moore μπορεί να έχει πάρει μια προσωρινή αναστολή, ανοίγοντας το δρόμο για μικρότερα, ισχυρότερα τσιπ.
