Στην επιστήµη η πρόοδος δεν προκύπτει µόνο από την απλή βελτίωση µιας τεχνολογίας, αλλά από την ανάγκη να αλλάξουµε τον ίδιο τον τρόπο µε τον οποίο σκεφτόµαστε. Μια τέτοια περίοδο βιώνουµε σήµερα στον χώρο των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Για περισσότερο από µισό αιώνα, η ανθρωπότητα ακολούθησε έναν δρόµο που φαινόταν ατελείωτος. Κάθε νέα γενιά ολοκληρωµένων κυκλωµάτων περιείχε περισσότερα τρανζίστορ, µεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ και µικρότερες διαστάσεις. Η εξέλιξη αυτή υπήρξε τόσο σταθερή ώστε ο περίφηµος νόµος του Moore θεωρήθηκε σχεδόν φυσικός νόµος της τεχνολογίας. Κάποια στιγµή, όµως, η πραγµατικότητα άρχισε να αντιστέκεται.
Φυσικός – MSc
Τα τρανζίστορ έγιναν τόσο µικρά ώστε η κβαντική φυσική άρχισε να υπαγορεύει τους δικούς της κανόνες. Η θερµότητα έγινε εχθρός της απόδοσης, η κατανάλωση ενέργειας αυξήθηκε και, κυρίως, η αδιάκοπη µεταφορά δεδοµένων ανάµεσα στη µνήµη και στον επεξεργαστή έγινε το µεγαλύτερο εµπόδιο της σύγχρονης υπολογιστικής. Οι µηχανές µας έγιναν εξαιρετικά γρήγορες, αλλά όχι κατ’ ανάγκην περισσότερο ευφυείς.
Τότε η επιστήµη στράφηκε στη φύση και αναζήτησε το αποτελεσµατικότερο υπολογιστικό σύστηµα που υπάρχει στο Σύµπαν και το βρήκε εκεί όπου υπήρχε εξαρχής: µέσα στο ανθρώπινο κρανίο.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελεί ένα παράδοξο που εξακολουθεί να προκαλεί δέος. Με κατανάλωση ισχύος µόλις είκοσι περίπου Watt, µικρότερη από εκείνη ενός απλού λαµπτήρα, πραγµατοποιεί υπολογισµούς, αναγνωρίζει πρόσωπα, µαθαίνει από την εµπειρία, προσαρµόζεται σε νέες καταστάσεις και λαµβάνει αποφάσεις που ακόµη και οι ισχυρότεροι υπερυπολογιστές δυσκολεύονται να προσεγγίσουν. Το µυστικό του δεν βρίσκεται στην ταχύτητα, αλλά στην αρχιτεκτονική του.
Στον εγκέφαλο δεν υπάρχουν αυστηρά διαχωρισµένες µονάδες µνήµης και επεξεργασίας. Οι ίδιες οι συνάψεις αποθηκεύουν την εµπειρία και ταυτόχρονα συµµετέχουν στον υπολογισµό. Κάθε νέα εµπειρία µεταβάλλει ελάχιστα τη συναπτική ισχύ µεταξύ των νευρώνων. Αυτή η συνεχής προσαρµογή —η συναπτική πλαστικότητα— αποτελεί το θεµέλιο της µάθησης και της µνήµης.
Η σύγχρονη µικροηλεκτρονική προσπαθεί πλέον να αντιγράψει ακριβώς αυτή την ιδέα. Οι memristors, οι «αντιστάτες µε µνήµη», αποτελούν ίσως το πιο χαρακτηριστικό παράδειγµα αυτής της προσπάθειας. Πρόκειται για δίπολα στοιχεία που δεν περιορίζονται στο να µεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύµα. Θυµούνται το ιστορικό τους. Η ηλεκτρική τους αντίσταση µεταβάλλεται ανάλογα µε τα σήµατα που έχουν δεχθεί και διατηρεί τη νέα της κατάσταση ακόµη και όταν η τροφοδοσία διακοπεί. Όπως ακριβώς µια βιολογική σύναψη γίνεται ισχυρότερη ή ασθενέστερη µέσα από την εµπειρία, έτσι και ένας memristor «µαθαίνει» από το ηλεκτρικό του παρελθόν.
Η οµοιότητα αυτή δεν είναι απλώς µια ενδιαφέρουσα αναλογία. Αποτελεί τη βάση µιας νέας φιλοσοφίας σχεδιασµού υπολογιστών. Στόχος δεν είναι πλέον µόνο τα περισσότερα τρανζίστορ ή οι υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας. Στόχος είναι η δηµιουργία µηχανών που θα επεξεργάζονται και θα αποθηκεύουν την πληροφορία στο ίδιο σηµείο, όπως ακριβώς συµβαίνει στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Από αυτή τη θεµελιώδη αλλαγή γεννήθηκε η νευροµορφική υπολογιστική, ίσως η πιο φιλόδοξη προσπάθεια επανασχεδιασµού των ηλεκτρονικών υπολογιστών από την εποχή του John von Neumann.
∆εν είναι τυχαίο ότι σήµερα κορυφαία πανεπιστήµια όπως το Stanford, το MIT, το Cambridge, το Peking University και το Tsinghua University επενδύουν σηµαντικούς πόρους στην ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών. Στην ίδια κατηγορία ανήκει πλέον και το University of Edinburgh, το οποίο έχει εξελιχθεί σε ένα από τα σηµαντικότερα ευρωπαϊκά κέντρα έρευνας στους νευροµορφικούς υπολογιστές και στα memristors.
Στην καρδιά αυτής της προσπάθειας βρίσκεται ένας Αιγιώτης επιστήµονας. Ο καθηγητής Θεµιστοκλής Προδροµάκης, κάτοχος της ιστορικής Regius Chair of Engineering στο Πανεπιστήµιο του Εδιµβούργου, συγκαταλέγεται στους διεθνώς αναγνωρισµένους πρωτοπόρους της νέας αυτής επιστηµονικής περιοχής. Το έργο του εκτείνεται από τη φυσική των memristors έως την ανάπτυξη ολοκληρωµένων νευροµορφικών συστηµάτων και νέων αρχιτεκτονικών υπολογιστών που επιχειρούν να υπερβούν τα όρια της συµβατικής µικροηλεκτρονικής. Το σηµαντικότερο, όµως, δεν είναι µόνο οι επιστηµονικές δηµοσιεύσεις ή οι τεχνολογικές καινοτοµίες. Είναι ότι το έργο του εντάσσεται σε µια προσπάθεια που µπορεί να αλλάξει τον τρόπο µε τον οποίο θα σχεδιάζονται οι υπολογιστές του µέλλοντος. Αν ο εικοστός αιώνας υπήρξε ο αιώνας του τρανζίστορ, ο εικοστός πρώτος ίσως αποδειχθεί ο αιώνας των νευροµορφικών υπολογιστών.
Η τιµητική εκδήλωση προς τον καθηγητή Θεµιστοκλή Προδροµάκη δεν αποτελεί, εποµένως, µόνο αναγνώριση µιας λαµπρής ακαδηµαϊκής σταδιοδροµίας. Αποτελεί αναγνώριση της ελληνικής παρουσίας σε ένα από τα πιο συναρπαστικά επιστηµονικά µέτωπα της εποχής µας.
Σε µια περίοδο όπου η τεχνητή νοηµοσύνη µετασχηµατίζει την οικονοµία, την εκπαίδευση, την ιατρική και την καθηµερινή ζωή, η επόµενη µεγάλη επανάσταση ίσως να µην προέλθει από πιο πολύπλοκους αλγορίθµους, αλλά από µηχανές που θα έχουν µάθει να λειτουργούν µε τον τρόπο που λειτουργεί η ίδια η φύση. Και όταν γραφτεί η ιστορία αυτής της νέας εποχής της υπολογιστικής, η συµβολή του Θεµιστοκλή Προδροµάκη θα κατέχει, δικαίως, µια ιδιαίτερα σηµαντική θέση.
Aπό την εφημερίδα “ΤΥΠΟΣ ΤΗΣ ΑΙΓΙΑΛΕΙΑΣ”
