IBM разработала нейроморфный процессор с 5,4 млрд. транзисторами

Световым суперкомпьютером список новостей о технологиях будущего сегодня не ограничивается. Специалисты из IBM Research создали нейроморфный, то есть имитирующий свойства реального мозга, микропроцессор под названием TrueNorth. Он состоит из 1 млн. программируемых нейронов и 256 млн. программируемых синапсов, входящих в состав 4096 синапсных ядер. Данный чип произведён на основе 28 нм технологического процесса компании Samsung, включая в себя 5,4 млрд. транзисторов, которые делают его одним из самых совершенных процессоров современности.

Это второе поколение  процессора, первое выпускалось самой IBM на 45 нм техпроцессе. При этом он крайне энергоэкономичен, при максимальной нагрузке потребляя 72 мВт - это 400 млрд. синапсных операций в секунду на 1 Вт, что в 176 тысяч раз энергоэкономичнее современных процессоров при такой же нагрузке или в 769 раз экономичнее других нейроморфных решений.

Мозг человека работает на «частоте» (аналогом которой выступает скорость активации нейронов) в несколько десятков герц, при этом потребляя около 20 Вт энергии. Чтобы решать те же задачи, что и мозг человека, процессоры потребляют в миллионы раз больше энергии, так что вопрос снижения энергопотребления актуален, особенно в сферах искусственного интеллекта и анализа больших объёмов данных, где IBM принимает деятельное участие.

TrueNorth является результатом шестилетнего проекта IBM Research и DARPA под названием SyNAPSE. Ещё в 2011 году прототип состоял из 256 нейронов, в прошлом году для него был разработан язык программирования под названием Corelet. В основе процессора лежат такие же транзисторы, как и в традиционных чипах. 4096 нейросинаптических ядра образуют сетку 64 х64, внутри каждого содержится по 256 аксонов и 256 нейронов, память SRAM, содержащая данные каждого нейрона, и маршрутизатор, дающий каждому нейрону передавать данные каждому аксону каждого ядра. Передача данных ведётся, как и в мозге, путём всплесков нейронной активности, модулируемой программируемыми синапсами.

В каждом ядре 256 × 256 (65536) конфигурируемых синапса, итого связь между 4096 ядрами по принципу каждого с каждым даёт самый масштабный из когда-либо созданных чипов для параллельных вычислений. Добавим сюда тот факт, что сами по себе чипы TrueNorth можно использовать в многопроцессорных установках, что и сделала IBM, создав плату с 16 чипами.

Естественно, мало создать сам процессор, и для реализации его потенциала нужны инструменты разработки и ПО. Помимо языка Coreler IBM представила симулятор Compass для написания и тестирования приложений. В IBM говорят, что их разработка готова для коммерческого применения в областях сенсорного ввода данных, компьютерного зрения, самоуправляемых автомобилей и ряде других сфер.