英特爾:效率達CPU一萬倍的神經形態晶片發布

2020-11-30 電子工程專輯

近日，英特爾(Intel)官方宣布，英特爾研發一款名為「Pohoiki Beach」的新型神經形態晶片系統產品，該晶片系統是受人類大腦思維方式所啟發，將生物大腦原理應用於計算機體系結構。dZtEETC-電子工程專輯

人類大腦由 860 億個互相連接的神經元組成，英特爾最近推出的類腦晶片系統 Pohoiki Beach 向「模擬大腦」這一目標前進了一大步，這是一個擁有800萬人工神經元的計算機系統。dZtEETC-電子工程專輯

據英特爾介紹說，與通用CPU相比，Pohoiki Beach系統能將處理AI算法的速度提升1000倍，效率提升10000倍，可用於自動駕駛、電子機器人的皮膚和假肢等場景中。dZtEETC-電子工程專輯

想了解Pohoiki Beach，還得先從英特爾此前推出的Loihi晶片開始。dZtEETC-電子工程專輯

這是一種神經形態晶片，可以通過數字電路來模擬人類大腦的功能，可以從環境反饋中直接學習，因此具備一定的自主學習能力。dZtEETC-電子工程專輯

Loihi內部由128個計算核心組成，每個核心有1024個「神經元」，總計超過13萬個神經元和1.3億個突觸連結，和大腦的神經元一樣，它們可以調整相互之間的聯繫，以適應新的任務。dZtEETC-電子工程專輯

從神經元數量上講，Loihi比龍蝦的大腦還要複雜一點。不過與人腦相比還相去甚遠，人腦由超過1000億個神經元組成。dZtEETC-電子工程專輯

此外還附有三個管理 Lakemont 核心用於任務編排。特別的是，Loihi 擁有可編程微碼學習引擎，可在片上訓練異步脈衝神經網絡（SNN）——這是一種將時間結合進模型操作的特殊 AI 模型，可以讓模型的不同組件不會同時被輸入處理。SNN 被認為可以高效實現自適應修改、基於事件驅動和細粒度平行計算。dZtEETC-電子工程專輯

而這個Pohoiki Beach系統，就由64個英特爾Loihi晶片組成，它們被安裝在一塊「Nahuku」板上，每個板上有8到32個Loihi晶片。dZtEETC-電子工程專輯

因此，Pohoiki Beach系統包含多個Nahuku板，可以與英特爾的Arria 10 FPGA開發套件連接。dZtEETC-電子工程專輯

英特爾表示，與傳統CPU相比，Loihi處理信息的速度提高了1000倍，效率提高了10000倍，在某些類型的優化問題上，速度和能效比CPU提高了三個數量級以上。dZtEETC-電子工程專輯

此外，英特爾還表示將Loihi擴展50倍，保證算力，只增加了30%的能耗，而常規架構的晶片需要50倍能耗。dZtEETC-電子工程專輯

英特爾表示，Pohoiki Beach將非常擅長神經類任務，包括稀疏編碼、路徑規劃、同步定位和映射等，這都是用於自動駕駛，機器人室內測繪和高效傳感系統等所有算法。dZtEETC-電子工程專輯

英特爾實驗室總經理Rich Uhlig表示，已經超過60個在英特爾的合作夥伴使用這個系統了，用此來解決複雜的計算密集型問題。dZtEETC-電子工程專輯

因為效率頗高，Pohoiki Beach 和 Loihi 有望成為人工智慧算法發展的新動力。英特爾稱，新形態的晶片可以在圖像識別、自動駕駛和自動化機器人等方面帶來巨大技術提升。dZtEETC-電子工程專輯

「使用 Loihi，我們可以在運行實時深度學習基準測試時比 GPU 節省 109 倍的能耗，而與專用的物聯網推理硬體相比，神經形態晶片也節約了 5 倍能耗，」Applied Brain Research 聯合執行長、滑鐵盧大學教授 Chris Eliasmith 表示，他們的團隊正在使用 Loihi 進行研究。dZtEETC-電子工程專輯

英特爾表示，今年晚些時候，它將推出一個更大的 Loihi 系統——Pohoki Springs，該系統將擁有超過 1 億神經元、1 萬億個突觸，預計包含 768 顆晶片、1.5 萬億個電晶體。下一代神經形態系統將提供「前所未有的」性能和效率。dZtEETC-電子工程專輯

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