人間の脳は、自然界において最も複雑な仕組みを持つ機構だ。そんな脳の構造をモデルにコンピューターを構築しようとする試みが進められてきた。数十億個ものニューロンが互いに接続し合う脳の構造をベースに設計されたこの仕組みは、単純な情報のやり取りをニューロン同士が行うことで複雑な計算を成立させている。科学者たちは、脳と同じような情報のやり取りを行う高性能なスーパーコンピューターを作り、人間の脳の仕組みを研究しようとしている。そうした取り組みの一つが、2018年11月2日に稼働を開始した「SpiNNaker」というスーパーコンピューターだ。100万個のプロセッサコアで構成され、1秒間に200兆回の処理を行うことができる。
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「SpiNNaker(Spiking Neural Network Architecture、スパイキング・ニューラル・ネットワーク・アーキテクチャ)」と名付けられたこのスーパーコンピューターは、構築に約12年、総額1,500万ポンドの費用を要した。プロジェクトは当初、英国工学・物理科学研究会議(EPSRC)の資金提供で始まったが、その後欧州の「ヒューマン・ブレイン・プロジェクト」からも支援を受けるようになった。マンチェスター大学のコンピューターサイエンス学部が2006年から設計を進め、2018年11月に無事完成した。
100万個のプロセッサを搭載するSpiNNakerは、人間の脳を模したコンピューターとして初めてのものではないが、そのネットワーク構造は独自性が高い。一般的なコンピューターが大量のデータを一括で送受信するのに対し、SpiNNakerは脳内のニューロンが化学的・電気的な信号として少量の情報を無数のポイントへ並列に送り合う仕組みを再現している。スーパーコンピューター内では、情報を細かく分割し、多数のプロセッサへ並列に、かつ集合的に多数のメッセージとして送ることで処理を行っている。
SpiNNakerプロジェクトの推進者たちは、このスーパーコンピューターが人間の脳の働きの解明を後押しすることを期待しており、主に以下の研究分野での活用が見込まれている。
1. 神経科学
21世紀において、人間の脳がどのように機能しているかを解明することは大きな挑戦の一つだ。そのため、スーパーコンピューターを活用して神経科学者たちが、これまで解明が難しかった脳の仕組みの学習に取り組んでいる。
2. ロボット工学の研究
SpiNNakerの小型ボードは、ロボット工学を研究する研究者にとって有用なツールとなっている。多数のニューロンをシミュレートし、感覚入力とモーターの制御に活用されている。
3. コンピューターサイエンス
SpiNNakerは、決定論的な処理に基づく一般的な信頼性重視のコンピューターとは異なる仕組みを持っている点で、他のコンピューターとは一線を画している。