Am renuntat si renuntam la obiectele analoge si ne scufundam in lumea virtuala, fara remuscari.
Universul digital este viitorul, ni se spune. In ce intuneric a trait omenirea in lumea analoga de acum câteva milenii! Sau nu?
Sa vedem. In anul 1901, inca nu se auzise de computere. De pe fundul Marii Mediterane a fost scos la suprafata un obiect ciudat care a fost numit „mecanismul de la Antikythera”, un instrument extrem de sofisticat considerat ulterior cel mai vechi computer din lume. Avea o vechime de 2.000 de ani.
De marimea unei cutii de incaltaminte, cu piese din bronz care se imbina cu sute de dinti triunghiulari, acest mecanism a fost construit pentru a cartografia traseele corpurilor ceresti si era capabil sa faca operatii de adunare, inmultire, scadere si impartire – totul prin manevrarea unui mâner.
Avea sa treaca o jumatate de secol de la descoperirea lui, inainte ca adevarata sa complexitate sa devina evidenta. Intre timp, lumea dezvoltase o noua specie de instrumente: calculatoarele digitale pe care le folosim si astazi. Puse in functie cu energie electrica mai degraba decât manevrate cu un mâner, calculatoarele au fost un pas imens inainte si s-au dovedit suficient de rapide si puternice pentru a mentine lumea moderna pe linia de plutire. Dar calculatoarele digitale nu sunt intotdeauna cel mai bun instrument de pe masa noastra.
Calculatoarele digitale se lupta inca sa imite procesele complexe ale creierului uman, dar Inteligenta Artificiala de azi are nevoie de ceva mai mult.
Incercând sa raspunda mai bine provocarilor din ziua de azi, cercetatorii din domeniul computerelor cauta tehnici analogice care amintesc mai curând de mecanismul din Antikythera decât de computerele conventionale de astazi.
Pentru a salva viitorul calculatoarelor digitale este posibil sa avem nevoie de o infuzie din trecutul analog. Intr-un dispozitiv precum mecanismul Antikythera care este alcatuit dintr-un set de rotite dintate, de exemplu, pozitiile anumitor roti reprezinta locatiile Soarelui si ale Lunii. Poti spune intotdeauna unde se afla aceste obiecte celeste doar uitându-te la rotite. In contrast, o masina digitala nu are astfel de repere exacte. In schimb, ea transforma toate informatiile in numere, cum ar fi coordonatele Soarelui si ale Lunii si efectueaza calcule pe aceste numere pentru a determina miscarea lor.
Sa ne amintim, primul computer digital programabil, de uz general, a fost Integratorul Numeric Electronic si Calculatorul (ENIAC), introdus in 1946. Avea dimensiunea unei camere si dura zile intregi pentru a-l programa, dar a fost semnificativ mai puternic decât orice computer anterior.
„Lumea fizica este analoga”, spune Yannis Tsividis de la Universitatea Columbia din New York. Tehnologia analogica este inca in jurul nostru. Semnalele radio electromagnetice pe care smartphone-urile noastre le utilizeaza pentru a comunica intre ele, de exemplu, sunt analogice, necesitând convertoare analogice-digitale pentru a permite procesarea electronica a telefonului. Exista situatii in care aceste tehnologii se dovedesc superioare celor digitale pentru prelucrarea datelor.
De aceea, Tsividis si colegii sunt preocupati de noi tipuri de elemente de circuit pentru a dezvolta cipuri electrice analogice. Spre deosebire de calculatoarele analogice din anii 1940 si 1950, cu cartelele lor perforate si cablarea primitiva, aceste noi chipuri analogice beneficiaza de toate progresele din cercetarea semiconductorilor care au facut computerele digitale mai mici si mai rapide. Aceste noi cipuri analogice se pot conecta intre ele, precum si cu computerele digitale conventionale si – cel mai important – pot rezolva anumite probleme mai rapid si mai eficient decât omologii lor digitali.
De exemplu, inmultirea digitala a doua valori binare din opt cifre ar avea nevoie de aproximativ 3.000 de tranzistoare, dar un computer analog ar avea nevoie de maximum opt. „Se pare ca oamenii nu au considerat calculul analog in contextul tehnologiei moderne”, crede Tsividis. „Noi am facut-o, iar lucrurile par foarte promitatoare”. Nu doar electronica ar putea fi utila pentru calculul analogic.
Antrenarea creierului
Un sprijin deosebit de influent al computerizarii analoge a venit din partea Agentiei Proiectelor de Cercetare Avansata pentru Aparare (DARPA), care a decis sa se implice investind in aceasta tehnologie inovatoare. In 2016, DARPA a cautat modele pentru dispozitive analogice sau hibride analogice / digitale care ar putea oferi capabilitatile unui supercomputer intr-un dispozitiv de tip desktop. Unele dintre cele mai promitatoare idei s-au invârtit in jurul dispozitivelor electronice numite memristori.
De fiecare data când un curent electric trece printr-un circuit, acesta intâlneste o rezistenta. Intr-un memristor, aceasta rezistenta se schimba ca raspuns la utilizarea anterioara, iar starea de rezistenta modificata este pastrata atunci când circuitul este oprit, ceea ce inseamna ca are memorie. Acest lucru este util pentru stocarea de date fara sa fie necesara alimentarea electrica, dar intereseaza si oamenii de stiinta care lucreaza la calculatoarele neuromorfice, acelea in care circuitele electronice sunt folosite pentru a imita functionarea creierului.
Puterea conexiunilor, sau a sinapselor, dintre neuronii creierului devine mai puternica pe masura ce mai multe semnale trec prin ele si slabeste daca semnalele devin rare, oferindu-le functii de invatare pentru a imbunatati memoria.
Aceasta conectivitate care variaza continuu este dificil de reprodus cu tehnologia digitala, care are nevoie de curenti pentru a fi intr-o stare sau alta – pornita sau oprita. Memristorii sunt, prin urmare, vazuti ca o varianta atractiva pentru computerizarea neuromorfa. Insa nu toata lumea este convinsa. „Vad câteva avantaje minore ale circuitelor analogice pentru implementarile neuromorfe, dar metodele de proiectare digitala optimizeaza elementele-cheie, cum ar fi precizia, puterea, viteza si costul cipului – intr-un mod in care abordarile analogice nu reusesc”, spune Mike Davies, directorul Laboratorului Neuromorfic de Calcul Intel.
„Aceste dispozitive si sisteme analogice imita sisteme reale de procesare neuronala”, spune Giacomo Indiveri de la Institutul Federal Elvetian de Tehnologie din Zürich. „Dar chiar si asa, ele sunt zgomotoase, imprecise si nesigure”.
Indiveri este un avocat pentru combinarea analogului cu tehnologiile digitale pentru a obtine cele mai bune rezultate din ambele. Parerea lui este ca acolo unde sistemele biologice de procesare neuronala nu prezinta suficienta precizie, ele in schimb compenseaza cu mecanisme de feedback sofisticate pentru adaptare, invatare si plasticitate. Proiectate corect, dispozitivele si algoritmii neuromorfi ar putea beneficia de acest compromis. Acest lucru poate avea rezultate semnificative in privinta puterii si a vitezei de calcul.
Gigantul tehnologic IBM Blue Gene a fost unul dintre cele mai puternice supercomputere din lume in anul 2011, dar inca se straduia sa simuleze miliardele de neuroni si sinapsele din creierul unei pisici, folosind in acest scop energia electrica necesara pentru alimentarea a 1.000 de case. Dispozitivele Memristor nu numai ca pot fi mai compacte, dar au sansa de a se potrivi cu eficienta energetica a creierului, oferind aceleasi rezultate cu un consum electric de 1.000 de ori mai mic.
Si IBM are echipe dedicate inovatiei analogice pentru Inteligenta Artificiala.
Unul dintre cercetatorii firmei, Hsinyu Tsai, subliniaza ca astfel de dispozitive analogice incep sa fie folosite in tehnologia de zi cu zi, cum ar fi cipurile specializate care permit preluarea apelului pe telefoanele inteligente cu o comanda vocala.
In urma cu doua mii de ani, mecanismul Antikythera s-a scufundat pe fundul marii. Ajungem sa intelem de-abia azi adevarata putere a mostenirii sale analogice.
GEORGE CUSNARENCU
Comentarii