超越CPU与GPU之争,英特尔研发神经元AI处理器

2017-09-26 21:05:22来源: 量子位 关键字:AI处理器

刚刚,黄仁勋在北京跑步上台演讲,庄严宣布:CPU的时代结束了。


好巧,英特尔说:不单CPU不行了,GPU也不行了。


这位CPU霸主表示,随着高度动态和非结构既然数据的相关需求逐渐增加,未来计算的需求将超越经典的CPU和GPU体系结构。


那怎么办?


英特尔这么说,肯定有办法。英特尔实验室今天宣布,正在研发出代号“Loihi”的自学习神经元芯片,模仿了大脑的功能,能从环境反馈中直接学习。


所谓自学习、模仿大脑,意思是Loihi内部由128个计算核心组成,每个核心有1024个“神经元”,总计超过13万个神经元和1.3亿个突触链接,和大脑的神经元一样,它们可以调整相互之间的联系,以适应新的任务。


从神经元数量上讲,Loihi比龙虾的大脑还要复杂一点。不过与人脑相比还相去甚远,人脑由超过800亿个神经元组成。


Loihi不需要通过传统的方式进行训练,而且会随着时间的增加变得越来越智能,而且功耗极低,这款处理器使用异步脉冲方式进行计算。


“大脑内部的沟通没有想象中的频繁”,英特尔实验室资深首席工程师兼首席科学家Narayan Srinivasa表示:“这款芯片只有脉冲出现时才消耗能量”。


下面是英特尔对Loihi芯片的详细说明。


Loihi简介


Loihi芯片包含模拟大脑基本机制的数字电路,使机器学习更快、更高效,同时降低对计算资源的需求。


神经形态芯片模型的灵感来自于神经元通信和学习的方式,利用了可根据时间调节的脉冲和塑料触突。基于模式和关联,这将帮助计算机实现自组织,做出决策。


Loihi芯片提供了非常灵活的片上学习能力,将训练和推理整合至同一块芯片上。这帮助机器实现自动化,实时调整,而无需等待来自云计算平台的下一次信息更新。


研究人员已证明,与其他典型的脉冲神经网络相比,在解决MNIST数字识别问题时,以实现一定准确率所需要的总操作数来看,Loihi芯片学习速度提高了100万倍。


与卷积神经网络和深度学习神经网络相比,Loihi芯片在同样的任务中需要更少的资源。

在优化汽车和工业应用,以及个人机器人方面,这款测试芯片的自学能力带来了巨大潜力,例如识别汽车或自行车的运动。在非结构化环境中,这些应用可以受益于自动化操作和持续学习。


此外,与通常用于训练人工智能系统的芯片相比,Loihi芯片的能效提升了1000倍。


参数


全异步神经形态多核心网络,支持多种稀疏、分层和循环神经网络拓扑结构。每个神经元可以与成千上万个其他神经元通信。


每个神经形态核心都包含一个学习引擎,在操作中可以通过编程去适配网络参数,支持监督学习、无监督学习、强化学习和其他学习范式。


芯片的制造采用了英特尔14纳米工艺。


总共提供了13万个神经元和1.3亿个触突。


对于多种算法的开发和测试,实现了极高的算法效率。这些算法包括路径规划、约束满足、稀疏编码、字典学习,以及动态模式学习和适配。


下一步


英特尔表示,在计算机和算法创新的推动下,人工智能的变革性力量预计将给社会带来重大影响。这家芯片巨头正通过多种产品,解决从网络边缘到数据中心和云计算平台,人工智能计算任务的独特需求。


随着人工智能计算任务越来越多多样化,越来越复杂,研究者将关注当前主流计算架构的局限性,提出新的颠覆性方法。展望未来,英特尔认为,神经形态计算带来了一种方式,以类似大脑的结构提供超大规模的计算性能。


但英特尔不是第一家使用神经科学指导芯片设计的公司。


IBM已经构建了两代神经形态处理器,称为TrueNorth,这个芯片同样基于脉冲神经元模式。TrueNorth芯片包括4096个核心和540万个晶体管,功耗70毫瓦,模拟了一百万个神经元和2.56亿个突触,这个数字在Loihi之上。


TrueNorth相当于一个蜜蜂的大脑。


不过与英特尔的芯片不同,TrueNorth芯片无法基于输入数据进行学习。IBM的研究得到了DARPA的资助,并且与两家实验室合作,但目前也没有商业可用性的进展。


不少AI专家对神经元芯片心存疑虑。IBM在2014年发表TrueNorth的第一篇论文时,Yann LeCun就曾指出,这类芯片很难运行卷积神经网络进行图像识别计算。Srinivasa也证实Loihi在某些深度学习模型上表现不佳。


无论英特尔神经元芯片最终结果如何,这都显示出英特尔已经意识到CPU不是唯一。随着AI的重要性日益增加,英特尔正不断拥抱其他芯片。2015年,英特尔亿167亿美元收购FPGA厂商Altera。去年,英特尔4亿美元收购AI芯片商Nervana。


至于Loihi,2018年上半年,英特尔将与部分大学和研究机构分享Loihi测试芯片。不过,这款芯片有可能三五年内,都是实验性的产品。

关键字:AI处理器

编辑:王磊 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/article_2017092618352.html
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