SyNAPSE

SyNAPSEは、電子ニューロモーフィック・マシン技術の開発を目的としたDARPAプログラムであり、哺乳類の脳に似た形状、機能、アーキテクチャを備えた新しい種類のコグニティブ・コンピュータを構築する試みである。このような人工脳は、ニューロンとシナプスの総数およびそれらの接続性の観点から、神経システムのサイズに応じて知能が拡張されるロボットに使用されるであろう。

開発されたSynNAPSEチップの4×4アレイを備えた回路基板。各チップは100万個の電子「ニューロン」と、2億5600万個のニューロン間 – 電子シナプスを持つ。28nmプロセス技術に基づいて構築された、54億個のトランジスタ・チップは、2014年現在でこれまでに製造されたチップの中で最も多くのトランジスタ数を備えている。

SyNAPSEは、Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics を表すバクロニムである。この名前は生物学的ニューロン間 – 接合部であるシナプスを暗示する。このプログラムは、HRLラボラトリーズ（HRL）、ヒューレット・パッカード、IBMリサーチによって実施されている。2008年11月、IBMとその協力者はDARPAから490万ドルの資金を獲得する一方、HRLとその協力者はDARPAから590万ドルの資金を獲得した。プロジェクトの次の段階では、DARPAがIBMの取り組みにさらに1610万ドルを追加した一方、HRLはさらに1070万ドルを受け取った。2011年に、DARPAはIBMプロジェクトにさらに2100万ドルを追加し、さらに 1790万ドルがHRLプロジェクトに追加された。IBMのSyNAPSEチームはIBMコグニティブ・コンピューティング・イニシアチブのマネージャーである、ダルメンドラ・モダによって率いられている。HRLのSyNAPSEチームはHRL神経創発システムセンターのマネージャーである、ナラヤン・スリニバサによって率いられている。

SyNAPSEプログラムの初期段階では、生物学的システムで見られるものと同様の方法（ヘビアン学習）で2つのニューロン間の接続強度を適応させることができるナノメートル・スケールの電子シナプス・コンポーネントが開発された、そしてシステム全体のアーキテクチャをサポートする中核マイクロ回路におけるこれらのシナプス的コンポーネントの有用性をシミュレートした。

継続的な取り組みは、マイクロ回路開発、製造プロセス開発、シングルチップシステム開発、マルチチップシステム開発の段階を通じてハードウェア開発に焦点を当てる。これらのハードウェア開発をサポートするために、本プログラムはアーキテクチャと設計ツールの能力、設計者とハードウェア製造後の検証用に情報を与えるためのニューロモーフィック電子システムの超大規模コンピュータ・シミュレーション、そしてシミュレートされたモノと実物のニューロモーフィックシステムをトレーニングおよびテストするための仮想環境をどんどん開発することを求めている。

公開された製品のハイライト

• クロックレス動作（イベント駆動）、リアルタイム動作時の消費電力は70mW、電力密度は20mW/cm²
• 54億個のトランジスタが、サムスンの28nmプロセス技術で製造される
• 100万個のニューロンと2億5600万個のシナプスが2Dアレイによって4096個のニューロシナプスコアにネットワーク化され、すべてプログラム可能
• 各コアモジュールはメモリ、計算、通信を統合し、イベント駆動型、並列型、フォールトトレラント方式で動作する。

参加者

以下の人々および機関がDARPA SyNAPSEプログラムに参加している:

ダルメンドラ・モダ率いるIBMチームは

• スタンフォード大学: ブライアン A. ワンデル、H.-S. フィリップ・ウォン
• コーネル大学: ラジット・マノハール
• コロンビア大学 : ステファノ・フシ
• ウィスコンシン大学マディソン校: ジュリオ・トノーニ
• カリフォルニア大学マーセド校: クリストファー・ケロ
• iniLabs GmbH: トビ・デルブリュック
• IBMリサーチ: ラージゴパル・アナンタナラヤン、リーランド・チャン、ダニエル・フリードマン、クリストフ・ハグレイトナー、ビュレント・クルディ、チュン・ラム、ポール・マグリオ、ダルメンドラ・モダ、ステュアート・パーキン、ビピン・ラジェンドラン、ラガベンドラ・シン

ナラヤン・スリニバサ率いるHRLチームは

• HRLラボラトリーズ: ナラヤン・スリニバサ、ホセ・クルス＝アルブレヒト、ダナ・ウィーラー、タヒル・フセイン、シュリ・サティヤナラーヤナ、ティム・デロジャー、ヨンクワン・チョー、コーリー・ティボー、マイケル・オブライエン、マイケル・ユング、カール・ドッケンドルフ、ヴィンセント・デ・サピオ、チン・ジャン、スハス・チェリアン
• ボストン大学: マッシミリアーノ・ヴェルサーチ、スティーブン・グロスバーグ、ゲイル・カーペンター、ヨンチアン・カオ、プラヴィーン・ピリー
• 神経科学研究所: ジェラルド・エデルマン、アイナー・ガル、ジェイソン・フライシャー
• ミシガン大学: ウェイ・ユー
• ジョージア工科大学: ジェニファー・ハスラー
• カリフォルニア大学アーバイン校: ジェフ・クリチマー
• ジョージ・メイソン大学: ジョルジョ・アスコリ、アレクセイ・サムソノビッチ
• ポートランド州立大学: クリストファー・トイッシャー
• スタンフォード大学: マーク・シュニッツァー
• セット・コーポレーション: クリス・ロング

関連項目

• TrueNorthは（2014年半ばにお披露目された）IBM製チップであり、（ハードウェアとしては）54億個のトランジスタと4096個のニューロ・シナプス・コアを搭載し;（ソフトウェア側からは）100万個のニューロンと2億5600万個のシナプスと認識される。
• コンピュテーショナルRAMは、フォン・ノイマン・ボトルネックをバイパス（回避）するもう1つのアプローチである。

外部リンク

• GIGAZINE
  • IBMが人間の脳を模倣して学習し環境に適応するコンピュータチップを発表  – 2011年08月19日
  • DARPAから5億7千万円の資金援助を受ける、従来の1000倍速く画像を処理可能となるコンピュータとは – 2013年09月15日、ミシガン大学: ウェイ・ユーへのインタビュー記事
  • 世界的影響力を持つ35歳未満のイノベーター35選  – 2014年09月02日、Duygu Kuzumが16位にランクイン

以下全部英語

• ニューロモーフィック・アダプティブ・プラスチック・スケーラブル・エレクトロニクスのシステム – DARPA公式
• ボストン大学ニューロモーフォニクス研究室
• HRLラボのホームページtopのウェイバック
  • 神経創発システム研究センター部門のホームページtop