半導體

英特爾神經擬態研究系統達1億個神經元計算力

作者:來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2020-03-19 09:40我要評論

英特爾宣布其最新神經擬態研究系統Pohoiki Springs可提供1億個神經元的計算能力。英特爾將向英特爾神經擬態研究社區(INRC)的成員提供這一基于云的系統,以擴展其神經擬態工作來解決更大規模且更復雜的問題。

英特爾神經擬態計算實驗室主任Mike Davies介紹稱:“Pohoiki Springs將我們的Loihi神經擬態研究芯片擴展了750倍以上,同時以低于500瓦的功率運行。當前,一些工作負載在傳統架構(包括高性能計算[HPC]系統)上運行緩慢。而Pohoiki Springs系統則讓我們的研究合作伙伴能夠探索加速處理這些工作負載的方法?!?/span>

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Pohoiki Springs是一個數據中心機架式系統,是英特爾迄今為止開發的最大規模的神經擬態計算系統。它將768Loihi神經擬態研究芯片集成在5臺標準服務器大小的機箱中。

 Loihi處理器的設計思路來源于人腦。與大腦一樣,Loihi能用比傳統處理器快1000倍的速度和高10000倍的效率處理特定要求的工作負載。Pohoiki Springs是擴展Loihi架構的下一步,可用于評估其解決AI問題以及一系列計算難題的潛力。英特爾研究人員認為,與當今最先進的傳統計算機相比,神經擬態系統擁有超級并行性和異步信號傳輸能力,可以在明顯降低功耗的同時顯著提升性能。

在自然界中,即使是一些最小的生物也能解決極為困難的計算問題。例如,盡管很多昆蟲大腦的神經元數目遠低于100萬個,但它們卻能實時視覺跟蹤物體、導航和躲避障礙物。同樣,英特爾最小的神經擬態系統Kapoho Bay由兩個具有262,000個神經元的Loihi芯片組成,支持各種實時邊緣工作負載。英特爾和INRC研究人員展示了Loihi的各種能力,包括實時識別手勢、使用新型人造皮膚閱讀盲文、使用習得的視覺地標確定方向,以及學習新的氣味模式。所有這些功能都只需要消耗數十毫瓦的電能。到目前為止,這些小規模示例顯示出極好的可擴展性,當運行更大規模的問題時,Loihi比傳統解決方案更加快速高效。這模仿了自然界中從昆蟲大腦到人類大腦的可擴展性。

Pohoiki Springs擁有1億個神經元,它將Loihi的神經容量增加到一個小型哺乳動物大腦的大小,這是在向支持更大、更復雜的神經擬態工作負載的道路上邁出的重要一步。該系統為需要實時、動態的數據處理新方法的自主、互聯的未來奠定了基礎。

英特爾的Pohoiki Springs等神經擬態系統仍處于研究階段,其設計目的并非取代傳統的計算系統,而是為研究人員提供一個工具來開發和表征新的神經啟發算法,用于實時處理、問題解決、適應和學習。INRC成員將使用英特爾Nx SDK和社區貢獻的軟件組件,通過云訪問在Pohoiki Springs上構建應用程序。

目前正為Loihi開發的算法示例包括:

?       約束滿足:約束滿足問題在現實世界中無處不在,從數獨游戲到航班調度,再到快遞配送規劃。這需要對大量潛在的解決方案進行評估,以找出一個或幾個能夠滿足特定約束的解決方案。Loihi可以通過高速并行探索多個不同的解決方案來加速解決此類問題。

?       搜索圖和模式:每天,人們都會在基于圖的數據結構中進行搜索,以找到最佳路徑和緊密匹配的模式,例如獲取駕駛方向或識別人臉。Loihi已展示出快速識別圖中的最短路徑和執行近似圖像搜索的能力。

?       優化問題:可對神經擬態架構進行編程,使其動態行為能夠隨時間的推移對特定目標進行數學優化。此行為可應用于解決現實場景下的優化問題,例如最大化無線通信信道的帶寬,或分配股票投資組合,以在目標收益率下最小化風險。

 

關于神經擬態計算:傳統的CPUGPU等通用處理器特別擅長人類難以完成的任務,如高精度的數學計算。但隨著技術的作用和應用范圍都在不斷擴大,從自動化到人工智能,以及其他更多領域,越來越要求計算機的操作模式趨向于人類,以便實時處理非結構化和有噪聲的數據,并不斷地適應變化。為應對這一挑戰,新的專用架構應運而生。

神經擬態計算是對計算機架構自下而上的徹底顛覆。其目標是應用神經科學的最新見解,來創造作用方式更類似于人腦的芯片而非傳統計算機的芯片。神經擬態系統在硬件層面上復制了神經元組織、通信和學習方式。英特爾認為Loihi和未來的神經擬態處理器將定義一種新的可編程計算模式,可滿足世界對普及型智能設備日益增長的需求。

 



責任編輯:陳炳欣
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