Minns ni Deep Blue, superdatorn från IBM som 1997 slog den regerande världsmästaren i schack, Garry Kasparov? Det gick på ren råstyrka, Deep Blue kunde beräkna 200 miljoner drag per sekund. Kasparov klarade bara tre. ändå var det inte uppenbart att Deep Blue skulle slå Mästaren en andra gång; människans hjärna är helt enkelt så mycket bättre på att utföra speciella uppgifter som att höra, se, känna igen mönster och inlärning än någon dator. Ett skäl är att olika områden i hjärnan är så extremt specialiserade. Och att ledningarna ar dragna på ett smart sätt från de sensorer som matar dem med information.

Inspirerad av detta bestamde sig Kwabena Boahen, bioingenjörsprofessor på Stanforduniversitetet i Kalifornien, att bygga en dator som härmar hjärnans funktionalitet. Hjärnan utför motsvarigheten till digitala instruktioner genom att kemiskt aktivera länkar mellan neuroner, så kallade synapser.

Överforingen av en sådan signal tar så mycket som någon tusendels sekund. Men på en sekund utför synapserna sammanlagt 10 000 biljoner (en etta följd av sexton nollor) operationer, och drar bara 10 watt.

- En dator som är lika kraftfull som den mänskliga hjärnan skulle kräva ungefar en miljon av de bästa Intel Pentium Processorerna för vardagsbruk, och en gigawatt. Bara att simulera aktiviteten hos 4000 neuroner under en sekund skulle ta 20 minuter för en bra pc. Att göra det i realtid för en miljon neuroner skulle kräva kapaciteter på 500 teraflops, säger Kwabena Boahen.

Någon sådan dator existerar faktiskt inte ännu. Snabbast i världen är IBM’s Blue Gene/L, som ”bara” fixar strax över 280 teraflops med sina 131,000 processorer. Och den täcker en halv tennisbana ungefar, samtidigt som den drar 1,6 megawatt.

Och nu hävdar Boahen att han och kollegorna inom bara ett par år kommer klara att bygga en hjärna i kisel som slår världens snabbaste superdatorer ur varje tankbart perspetiv; smarthet, hastighet, storlek och energiåtgang. Ganska kaxigt kan tyckas, men det vilar pa fast grund. Gruppen har redan utvecklat nyckelkomponenter till sin hjärna, som hörselimplantat, och näthinneimplantat av kisel for att återskapa synen som testas just nu pa patienter.

Näthinnans en miljon ganglieceller är bara aktiva nar de stimuleras. Deras jobb ar att jämföra bildsignaler från fotoreceptorer (sensorer), och tolka små avsnitt av synfältet. När något förändras aktiveras gangliecellerna, de skickar en elektrisk puls längs synnerven till hjärnan där intensiteten är proportionell till intensitetsförändringen i det inkommande ljuset.

För att härma detta har Boahen och hans grupp arrangerat transistorer i ett rutnät där varje transistor representerar en gangliecell med unik adress. När något händer skickas unika spänningar ut från respektive transistor, förstärkt for att skapa spikar.

Hur gangliecellerna skickar signalerna rätt i hjärnan är ett litet mirakel. Och det gav forskarna idén till hur de skulle designa kablaget i sin kiselhjärna. I en människa skickar grannceller ofta signaler samtidigt, och de som ar aktiva samtidigt tenderar också att så att säga bygga och anvanda gemensamma kablar. De riktar också in sig på samma grannskap i hjärnans syncentrum, på celler som svarar aktivt.

Att bygga ett kablage motsvarande hjärnans är inte riktigt vad man önskar sig. Istället utnyttjar man de unika 13-bitarsadresser som näthinnechipet skickar ut varje gång någon av dess transistorer spikar. Sedan skickas bara adresserna till hjärnchipet, vilket sparar massor av energi. När adressen når hjärnan avkodas den och spiken återskapas på ratt adress. Genom att lagra ersättningsadresser i en tabell kan dessa sa kallade ”softwires” routas vart man vill, och återskapa spiken på rätt adress. Och trots att man borjar med slumpmassiga ledningar mellan ”öga” och ”hjärna”, börjar systemet att använda ungefär samma vägar för neuroner som var aktiva samtidigt, precis som i människan.

- Det funkar faktiskt, det är inte science fiction. Tack vare kiselnäthinnan vet vi hur vi ska modellera neuroner och synapser. Vi klarar att göra flugans hjärna redan. Det är ungefär 100,000 neuroner och från dem försöker vi göra nätverk med många chips med ungefär en miljon neuroner. Då kan vi modellera vad de olika områdena i hjärnan gör, och hur de pratar med varandra.

Dels vill Kwabena Boahen skapa förutsättningar för andra hjärnimplantat, för att hjälpa dem som drabbats av stroke och liknande. Men också mer kommersiella värden.

- Det är inget under att Google Search är textbaserat. Idag klarar inte datorer att känna igen verkliga bilder och mönster, eller ställa frågor om sådana storheter. Den som hittar lösningen kommer att bli mycket rik, säger Kwabena Boahen.

Det kommer nog att ta bortåt trettio år innan kiselhjarnan blir lika smart som den mänskliga tror han. Och hur affärsplanen för den självlarande datorn kommer att se ut återstår att se. Kanske säljer den sig själv.