Naukowcy opracowali zaawansowane zestawy algorytmów, dzięki którym eksperymentalne układy krzemowe odwzorowują strukturę mózgu i funkcjonują tak jak znajdujące się w nim komórki neuronów. Komputery zawierające takie układy będą pracować zupełnie inaczej niż standardowe systemy obliczeniowe, których możliwości są ograniczone głównie z tego powodu, że zachowują się tak jak zaprogramował je człowiek, a ich wydajność zależy od szybkości taktującego je zegara. Mózg ludzki, a więc i komputer oparty na takich układach (którym jego twórcy nadali nazwę "cognitive chips") , nie ma takich ograniczeń.

Podobnie jak mózg, układy będą mogły dynamicznie monitorować otoczenie, zbierając różnego rodzaju sygnały. Mogą to być dźwięki, obrazy, smaki, zapachy czy dotyk. Układy będą też mogły reagować np. na aktualną pogodę (ciśnienie, temperaturę oraz inne zjawiska metereologiczne). Wykorzystując możliwości układów, naukowcy opracowali kilka aplikacji, które wykorzystują ich możliwości (spacer po labiryncie, gra Pong czy rozpoznawanie różnych wzorów danych).

Zobacz również:

• W technologii ważna jest wolność wyboru
• Powstał największy chip AI na świecie
• Trwają prace nad komputerami symulującymi działanie ludzkiego mózgu

Naukowcy opracowali na razie dwa układy Cognitive Computing Chip, produkując je przy użyciu technologii 45 nm. Są to układy krzemowe o wielkości 3x3 mm zawierające te same elementy (a więc tranzystory), jakie znajdują się na standardowych układach CPU. Tranzystory są tu jednak połączone w zupełnie inny sposób. Tworzą matryce składające się z cyfrowych neuronów i łączących je synaps (synapsa to miejsce przekazywania impulsu nerwowego z jednego neuronu na drugi), a układami zarządza specjalne oprogramowanie. Neurony zapamiętują informacje, a synapsy skojarzone ze sobą neurony.

Układy zawierają 256 "cyfrowych neuronów" taktowanych zegarem 10 MHz, które ciągle wymieniają ze sobą dane. Pierwszy układ zawiera 262 144 programowalnych synaps, a drugi 65 536 tzw. "uczących" się synaps. Podobnie jak ma to miejsce w mózgu, synapsy tworzą połączenia między cyfrowymi neuronami. Obowiązuje przy tym zasada - im częściej sygnał jest wysyłany do synapsy, tym staje się ona silniejsza.

Prototypowe układy reprezentują uproszczony model ludzkiego mózgu, który zawiera miliardy neuronów i biliardy synaps. IBM zapowiada, że w przyszłości powstaną układy zawierające np. 10 mld neuronów i 100 bilionów synaps. IBM opracował układy razem z partnerami w ramach wieloletniego projektu Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE).