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pte20210203016 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Standard-PCs werden jetzt zu Supercomputern

Experten lassen Gehirn von Makaken mit neuester Generation von Grafikprozessoren simulieren


James Knight (links) und Thomas Nowotny mit GPUs (Foto: sussex.ac.uk)
James Knight (links) und Thomas Nowotny mit GPUs (Foto: sussex.ac.uk)

Falmer (pte016/03.02.2021/11:30) - Forscher der University of Sussex http://sussex.ac.uk verwandeln herkömmliche Desktop-PCs in Supercomputer. Hierfür greifen sie auf die neueste Generation von Grafikprozessoren (GPUs) zurück, welche die Leistung eines Standardgeräts relativ kostengünstig auf das Level eines Rechners hebt, der ansonsten zig Millionen Euro kosten würde. Bei Praxistests nutzten sie derart aufgemotzte Computer, um ein Cutting-Edge-Modell des visuellen Cortex von Makaken zu simulieren.

"Game-Changer" für Forschung

"Großflächige Simulationen von neuralen Netzwerken sind ein wichtiges Werkzeug, um ein besseres Verständnis der Vorgänge und letztendlich auch der Funktionen des Gehirns zu bekommen", erklärt Thomas Nowotny, Professor an der School of Engineering and Informatics der University of Sussex. Aber schon für kleinere Säugetiere, wie etwa Mäuse, würden entsprechende Berechnungen sehr aufwendig. "Diese Tiere haben zehn hoch zwölf synaptische Verbindungen, deren Simulation mehrere Terabyte an Daten benötigen - für einen normalen Desktop-PC ist das völlig unrealistisch", stellt der Experte klar.

Die neue Methode sei ein "Game-Changer für die Computer-Neurowissenschaft und die KI-Forschung". Denn die Anschaffung eines Supercomputers sei mit enormen Kosten verbunden, was sich meist nur sehr große Institutionen und Regierungsbehörden leisten könnten. "Der große Vorteil unseres Ansatzes liegt in seiner Zugänglichkeit", betont Nowotnys Projektpartner James Knight: "Üblicherweise muss man sich als Forscher mit anderen darum streiten, um einen Supercomputer für eine begrenzte Zeit nutzen zu können. Das ist eine große Hürde, die womöglich viel an wichtiger Forschungsarbeit verhindert. Nun kann man ganze Gehirne auf einem lokalen Rechnern simulieren."

Idee von Eugene Izhikevich

Technologisch basiert das Konzept von Nowotny und Knight auf einer Idee des US-Neurowissenschaftlers Eugene Izhikevich http://izhikevich.org . Dieser hatte 2006 erstmals ein großflächiges Computermodell des menschlichen Gehirns präsentiert. "Damals waren die Computer allerdings noch zu langsam, um eine sinnvolle praktische Nutzung zu ermöglichen. Deshalb waren solche aufwendigen Simulationen bislang nur solchen privilegierten Kollegen vorbehalten, die Zugang zu einem Supercomputer haben", meint Nowotny.

Mit der Einführung der neuesten GPU-Generation, die im Vergleich zur Hardware vor 15 Jahren schätzungsweise das 2.000-Fache an Leistung erbringt, hat sich die Lage aber nun grundlegend geändert. "Jetzt konnten wir mithilfe dieses Ansatzes erfolgreich den visuellen Cortex eines Makaken simulieren, der 4,13 mal zehn hoch sechs Neuronen und 24,2 mal zehn hoch neun Synapsen aufweist", berichten die Foscher von ersten Praxistests.

(Ende)
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