it

HP | The Machine: the Future of Computing

Hewlett Packard is net als IBM volop actief in de zakelijke markt. HP doet veel onderzoek naar opvolgers voor de silicium-gebaseerde computers die we nu kennen en is één van de serieuze kanshebbers om het stokje van de Wet van Moore over te nemen. HP’s project wordt door hun marketingafdeling The Machine genoemd. Maak hier kennis met de laatste stand van zaken.

HP denkt dat de enorme hoeveelheid data in de toekomst op vele plekken tegelijk opgeslagen zal worden en dat de cloud helpt de data weer terug te vinden. Dit hele technische ecosysteem gedraagt zich als een supercomputer zo groot als de aarde. Het computergeheugen van transistors zoals we dat nu kennen, wordt vervangen door memristors, een soort lerende schakelingen, die korte- en lange-termijn geheugen vervangen.

Deze computer is geen klassieke Von Neumann/Turing machine maar een radicaal nieuwe computerarchitectuur, die breekt met zo’n zestig jaar traditie. Hierdoor moet er een volkomen nieuw besturingssysteem moet worden geschreven. Dit OS heeft de werktitel Carbon. Een pittige, maar denk ik ook zeer boeiende uitdaging voor programmeurs. Dit is echt een reis naar een nieuw werelddeel. Maar we moeten wel, de Wet van Moore geeft rond 2020 de geest. HP is rijkelijk laat met deze memristorchips, die volgens planning al in 2013 op de markt hadden moeten komen. Sceptici vragen zich dan ook af, of het gestelde doel van 2016 gehaald wordt. Duidelijk is wel dat HP ruim op tijd nadacht over het einde van de Wet van Moore en niet bang is, voor radicaal nieuwe oplossingen te kiezen.

HP memristors op een wafel. Memristors moeten het RAM-geheugen radicaal verbeteren.

Breinachtige chip imiteert menselijke hersenen

Al onze moderne computers zijn gebaseerd op een concept van al een halve eeuw geleden. Chipontwerpers hebben nu een nieuwe chip ontwikkeld die radicaal anders werkt, namelijk gebaseerd op de architectuur van een menselijk brein. De chip blijkt veel meer rekencapaciteit te hebben dan een traditionele chip van vergelijkbare grootte. Is dit het geheim van de opmerkelijke efficiëntie van het menselijk brein?

In deze chip kunnen alle neuronen in principe met elkaar communiceren. De chip versloeg conventionele computers van vergelijkbare grootte al op veel terreinen.

Hoe werken computers?
Alle digitale computers die tegenwoordig op de markt zijn, werken volgens hetzelfde principe. Ze bestaan uit een processor, een werkgeheugen en een klok. Bij elke rekenstap laadt de processor een ‘woord’, bestaande uit een rijtje enen en nullen, van een stapel (stack) in het werkgeheugen en voert hier een bewerking op uit. Het resultaat wordt weer teruggeplaatst in het werkgeheugen. Dit ontwerp bleek erg succcesvol – vrijwel elke computer werkt er mee – maar kent een aantal grote nadelen. Zo lopen alle bewerkingen via de processor. Deze processor is zwaar overbelast en gebruikt heel veel energie. We lopen nu dan ook steeds mee tegen de beperkingen van de bestaande computerarchitectuur aan.

Menselijk brein
Ons brein kan net als een computer informatie verwerken. Alleen werkt ons brein radicaal anders dan een computer. Zo bestaat ons brein uit miljarden rekeneenheden – neuronen, een type zenuwcellen – die onderling verbonden zijn met een gedetailleerd web van dwarsverbindingen. Elk neuron verwerkt zowel informatie als slaat informatie op. Neuronen communiceren onderling weliswaar traag, maar omdat het er zo ontzettend veel zijn, en elk neuron tegelijkertijd werkt, kan ons brein van nog geen anderhalve kilo toch in veel opzichten grotere prestaties leveren dan een moderne supercomputer. Geen wonder dat computerwetenschappers nu proberen deze structuur in hardware na te bouwen.

Neuronische chip
Karlheinz Meier van de universiteit van de Duitse stad Heidelberg heeft nu met een aantal collega’s een chip ontwikkeld, Spikey, die vierhonderd ‘neuronen’ kent. Een neuron in ons brein werkt met een voltage over de celwand. De kunstmatige neuronen in deze chip bestaan uit condensatoren, elektronische onderdelen die lading opslaan. Overschrijdt de lading in de condensator een bepaalde grenswaarde, dan begint deze lading te stromen – een ‘puls”. Zo werken onze neuronen ook. Inderdaad is in deze chip gedrag aangetroffen dat ook bekend is van kluitjes hersenweefsel in het laboratorium. Nog interessanter is dat dit circuit zelf kan leren. Dit ten koste van een zekere onvoorspelbaarheid. Op dit moment wordt gewerkt aan circuits met honderdduizenden neuronen, uiteindelijk gevolgd door voldoende kleine neuronen, gestapeld, om de visuele cortex van een rat te simuleren. Uiteindelijk een menselijk brein op een chip?

Bron
Thomas Pfeil et al., Six networks on a universal neuromorphic computing substrate, ArXiv (2012)

Keniaanse studenten kloppen telecomgigant

De mobiele telefoon is alomtegenwoordig in Kenia, zelfs in de armste dorpen. Een groepje Keniaanse programmeurs en ondernemers ontwikkelt nu baanbrekende medische toepassingen – voor een fractie van de prijs van buitenlandse bedrijven.

De mobiele telefoon is niet meer weg te denken uit het leven van de meeste Kenianen, waronder deze Maasai. Bron: University of British Columbia

Student verbetert gezondheidszorg
Erick Njenga, a 21 jaar oude student bedrijfsinformatica aan Nairobi’s Strathmore University, ontwikkelde met drie studiegenoten in 2011 een programma dat duizenden Keniaanse gezondheidswerkers op hun mobiele telefoon kunnen gebruiken om infectieziekten te rapporteren en hun verspreiding te volgen. Dit vlak voordat de overheid een veelvoud wilde betalen voor wat ze nu aan Njenga betalen.  Njenga’s succes staat niet op zichzelf. Hij is één van de vele technisch begaafde Keniaanse IT-ondernemers, die op dit moment verantwoordelijk is voor een explosie van hoogwaardige IT-producten. Njenga’s applicatie bijvoorbeeld, waarmee de verspreiding van HIV in kaart kan worden gebracht en zo met preventie kan worden gestopt, is letterlijk van levensbelang voor het land, waar vier procent seropositief is. Ook tuberculose en malaria eisen per jaar duizenden doden.

Gepeperde offerte
In 2010 drong bij de Keniaanse overheid door dat het toenmalige systeem – handgeschreven rapporten en SMS’jes – hopeloos inadequaat was. Rapporten van de vijfduizend lokale klinieken werden eerst in regionale centra bijeengebracht en vervolgens met de hand ingevoerd in het centrale kantoor in Nairobi. Hierdoor waren er vertragingen van weken tot maanden – met dodelijke gevolgen.

Er werd een offerte opgevraagd aan de Indiase telecomreus Bharti Airtel. Het bedrijf stelde voor om tienduizenden dollars aan speciale mobiele telefoons en SIM-kaarten te besteden en nog 300 000 dollar om de applicatie te ontwikkelen. Totale kosten: 1,9 miljoen dollar. Ook moest gebruik worden gemaakt van het netwerk van Bharti.

Studenten bieden uitkomst
Om die reden – lock-in op het netwerk van Bharti – blokkeerde de Keniaanse procureur-generaal de deal. Via een Amerikaanse hulporganisatie werd contact gelegd met studenten van de universiteit met de vraag of zij niets iets beters konden programmeren.

Daar voelden ze wel wat voor.  De studenten brachten enkele dagen  door in het Keniaanse ministerie van Gezondheidszorg, waarbij ze het hele proces leerden kennen. Vervolgens programmeerden Njenga en zijn groep een robuuste webapplicatie die ook op simpele toestellen kon worden gebruikt, onafhankelijk van de mobiele telecommaatschappij. Ook verbeterden ze de database, zodat deze naadloos geïntegreerd kon worden met invoer met mobieltjes.
Zomer 2011 was het systeem al gebruiksklaar. De studenten werkten daarna aan een SMS interface, zodat ook met zeer primitieve toestellen statistieken door konden worden gegeven. Ook werken ze nu aan een medicijn-managementssysteem, zodat medicijnen op dit klinieken terecht komen waar ze nodig zijn. Dit alles voor slechts enkele duizenden euro.

Dutch