lunedì 7 settembre 2015

Il programma SyNAPSE della DARPA

Cos'è la DARPA?
DARPA è una sigla che sta per "Defense Advanced Research Projects Agency", ovvero Agenzia per i progetti di ricerca avanzata per la Difesa.
Si tratta di una agenzia creata negli Stati Uniti nel 1958, dietro la spinta della guerra fredda e del superamento nella ricerca spaziale avvenuto ad opera della Russia con la messa in orbita dello Sputnik 1. L'agenzia fu chiamata inizialmente ARPA e solo qualche tempo dopo la si associò alla Difesa nazionale e divenne DARPA.
Tra i programmi sviluppati eccone alcuni che sono ormai noti a tutti:
- progetto HAVE BLUE: nei primi anni settanta portò alla realizzazione di aerei di nuove tecnologie stealth, gli F-117;
- la miniaturizzazione dei Global Positioning Sistems (GPS), realizzata negli anni ottanta, ha consentito lo sviluppo dei GPS che conosciamo oggigiorno, integrati in ogni genere di dispositivo portatile e a basso consumo;
- ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork) è stata sviluppata come rete di computer per il supporto della DARPA ed è, in pratica, la rete che ha dato vita ad Internet.
Ogni anno la DARPA finanzia programmi di ricerca e studio nei più disparati campi della conoscenza.
Uno dei progetti che ha portato a recenti successi è conosciuto come SyNAPSE Program Develops Advanced Brain-Inspired Chip. Attraverso il programma SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE), finanziato dalla DARPA, i ricercatori dell'IBM hanno realizzato il più complesso Chip ispirato ai principi di funzionamento della struttura del cervello. Il chip, chiamato TrueNorth, contiene più di 5 miliardi di transistors e permette di programmare 256 milioni di punti logici programmabili, equivalenti alle sinapsi. Certo, ancora molto lontano dal numero di sinapsi del cervello umano, ma comunque un risultato di tutto rispetto. TrueNorth è un nuovo tipo di processore, costruito secondo una nuova architettura, che è stata sviluppata a partire dalle più avanzate conoscenze sulla struttura e sul funzionamento del cervello. Tra i "padri" del nuovo processore troviamo Dharmendra Modha,
Dharmendra Modha,
immagine tratta dal sito IBM
un IBM Fellow, uno dei più importanti scienziati dell'IBM, a capo del progetto di Cognitive Computing. La disciplina del Cognitive Computing è quella disciplina che si occupa di studiare e risolvere problemi di elevata complessità, caratterizzati da ambiguità ed incertezza, problemi che normalmente vengono "risolti" dagli esseri umani, è il caso del riconoscimento di un volto, per esempio. 
Per l'IBM un sistema di Cognitive computing" svolge i seguenti compiti: "learn and interact naturally with people to extend what either humans or machine could do on their own. They help human experts make better decisions by penetrating the complexity of Big Data".
Ma perchè tutto questo interesse nel costruire una macchina che abbia delle capacità che già hanno gli uomini?
Per lo stesso motivo per cui sono nati i computer che già conosciamo. L'uomo era in grado di far di conto anche prima dell'arrivo dei computer, ma se le operazioni sono ripetitive e lunghe è difficile trovare qualcuno che se ne occupi e che, magari, non commetta errori.
Ecco che un computer, ottimizzato per fare calcoli, prende il posto di uno o più uomini, che in vece che far calcoli si preoccupano di scrivere le istruzioni per il computer e di verificare che funzioni bene.
Allo stesso modo, se abbiamo da controllare milioni di volti su un monitor e confrontarli con delle schede per verificare l'identità delle persone, possiamo mettere 100.000 persone dietro i  monitor a verificare chi sta passando sotto di noi, oppure possiamo creare dei software che, eseguendo un numero molto grande di operazioni semplici, siano in grado di "riconoscere" le persone già schedate. Questo è già stato realizzato. esistono tanti sistemi di riconoscimento in funzione che si basano su computer costruiti secondo l'architettura von Neumann.
E' facile rendersi conto, se si è mai entrati in un data centre, della enormità di risorse occorrenti per fare certe operazioni e salta subito all'occhio che i computer classici, mentre sono molto veloci nel fare operazioni semplici ripetitive, sono molto inefficienti nel trovare soluzioni a problemi complessi, come quello indicato prima. L'inefficienza si riflette sulle risorse necessarie per svolgere il compito, risorse che possiamo misurare in vari modi, uno di questi è il consumo di energia.
Un computer, da questo punto di vista, è molto meno efficiente di un cervello.
Ecco da cosa nasce l'idea di costruire nuovi computer di struttura simile al cervello.
L'accoppiata di computer classici e computer di tipo Cognitive, potrebbe essere in grado di creare nuovi super computer in grado di svolgere velocemente calcoli ripetitivi e anche di riconoscere velocemente nella persona affianco a noi, il volto di un caro amico.
Vedremo cosa ci aspetta il futuro prossimo. 
Per ora cerchiamo di capire meglio come è fatto, quali nuovi campi di ricerca e studio, anche in ambiente militare, che ci apre il nuovo processore IBM. Infatti la nuova tecnologia necessita di nuovi linguaggi di programmazione, di nuove logiche di memoria... insomma, un mondo nuovo si sta aprendo agli ingegneri e agli informatici, un nuovo mondo che necessita di esploratori capaci e curiosi.

Alessandro Giovanni Paolo RUGOLO

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