Η Intel κυκλοφόρησε το νεότερο iteration του νευρομορφικού hardware της, που ονομάζεται Loihi. Οι επεξεργαστές Loihi της Intel διαθέτουν electronics που συμπεριφέρονται κατά πολύ σαν νευρώνες.
Παρά το όνομά τους, τα νευρωνικά δίκτυα σχετίζονται σε μεγάλο βαθμό με τα είδη των πραγμάτων που θα βρείτε σε έναν εγκέφαλο. Ενώ η οργάνωσή τους και ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρουν δεδομένα μέσω επιπέδων επεξεργασίας ενδέχεται να έχουν κοινές ομοιότητες με δίκτυα πραγματικών νευρώνων, τα δεδομένα και οι υπολογισμοί που γίνονται σε αυτό θα είναι πολύ οικεία με μια τυπική CPU.
Δείτε επίσης: Intel Alder Lake CPU 12ης γενιάς: Ημερομηνία κυκλοφορίας & δυνατότητες
Αλλά τα νευρωνικά δίκτυα δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι άνθρωποι προσπάθησαν να πάρουν μαθήματα από το νευρικό σύστημα. Υπάρχει ένας ξεχωριστός κλάδος που ονομάζεται νευρομορφικό computing που βασίζεται στην προσέγγιση της συμπεριφοράς μεμονωμένων νευρώνων στο hardware. Στο νευρομορφικό hardware, οι υπολογισμοί εκτελούνται από πολλές μικρές μονάδες που επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω εκρήξεων δραστηριότητας που ονομάζονται αιχμές και προσαρμόζουν τη συμπεριφορά τους με βάση τις αιχμές που λαμβάνουν από άλλους.
Την Πέμπτη, η Intel κυκλοφόρησε το νεότερο iteration του νευρομορφικού hardware της, που ονομάζεται Loihi. Η νέα έκδοση έρχεται με τα είδη των πραγμάτων που θα περιμένατε από την Intel: έναν καλύτερο επεξεργαστή και κάποιες βασικές υπολογιστικές βελτιώσεις. Έρχεται επίσης με κάποιες θεμελιώδεις αλλαγές hardware που θα του επιτρέψουν να εκτελέσει εντελώς νέες κατηγορίες αλγορίθμων. Και ενώ το Loihi παραμένει προς το παρόν ένα προϊόν εστιασμένο στην έρευνα, η Intel κυκλοφορεί και έναν compiler που ελπίζει ότι θα οδηγήσει σε ευρύτερη υιοθέτηση.
Δείτε επίσης: Οι καλύτεροι ψύκτες CPU για το AMD Ryzen 5 5600X (2021)
Για να βγάλουμε νόημα τι ακριβώς κάνει το Loihi και τι νέο υπάρχει σε αυτήν την έκδοση, ξεκινήσαμε κοιτάζοντας λίγο κάποιες πληροφορίες για τη νευροβιολογία.
Η βάση του νευρικού συστήματος είναι ο τύπος κυττάρου που ονομάζεται νευρώνας. Όλοι οι νευρώνες μοιράζονται μερικά κοινά λειτουργικά χαρακτηριστικά. Στο ένα άκρο του κελιού υπάρχει μια δομή που ονομάζεται δενδρίτης, την οποία μπορείτε να σκεφτείτε ως δέκτη. Αυτό είναι όπου ο νευρώνας λαμβάνει εισροές από άλλα κύτταρα. Τα νευρικά κύτταρα έχουν επίσης νευράξονες, οι οποίοι λειτουργούν ως πομποί, που συνδέονται με άλλα κύτταρα για να περάσουν τα σήματα.
Το κύτταρο λήψης ενσωματώνει μια ποικιλία πληροφοριών και τις χρησιμοποιεί για να καθορίσει τη δική του κατάσταση δραστηριότητας. Μόλις ξεπεραστεί ένα όριο, θα ενεργοποιήσει μια ακίδα προς τα κάτω στους δικούς του άξονες και θα ενεργοποιήσει πιθανώς δραστηριότητα σε άλλα κύτταρα.
Συνήθως, αυτό οδηγεί σε σποραδικές, τυχαία απομακρυσμένες αιχμές δραστηριότητας όταν ο νευρώνας δεν λαμβάνει μεγάλη εισροή. Μόλις αρχίσει να λαμβάνει σήματα, ωστόσο, θα μεταβεί σε ενεργή κατάσταση και θα πυροδοτήσει μια δέσμη αιχμών σε γρήγορη διαδοχή.
Τα νευρωνικά δίκτυα μπορούν να εφαρμοστούν σε λογισμικό σε παραδοσιακούς επεξεργαστές. Αλλά είναι επίσης δυνατό να τα εφαρμόσετε μέσω hardware, όπως κάνει η Intel με το Loihi. Το αποτέλεσμα είναι ένας επεξεργαστής που μοιάζει πολύ με οτιδήποτε είναι πιθανό να γνωρίζετε.
Το τσιπ Loihi προηγούμενης γενιάς περιέχει 128 μεμονωμένους πυρήνες συνδεδεμένους με ένα δίκτυο επικοινωνίας. Κάθε ένας από αυτούς τους πυρήνες έχει μεγάλο αριθμό μεμονωμένων “νευρώνων”. Κάθε ένας από αυτούς τους νευρώνες μπορεί να λάβει είσοδο με τη μορφή αιχμών από οποιονδήποτε άλλο νευρώνα – έναν “γείτονα” στον ίδιο πυρήνα, μια μονάδα σε διαφορετικό πυρήνα στο ίδιο τσιπ ή από ένα άλλο τσιπ εντελώς. Ο νευρώνας ενσωματώνει τις αιχμές που δέχεται με την πάροδο του χρόνου και, με βάση τη συμπεριφορά με την οποία έχει προγραμματιστεί, το χρησιμοποιεί για να καθορίσει πότε θα στείλει τις δικές του αιχμές σε όποιους νευρώνες συνδέεται.
Όλο το “spike signaling” συμβαίνει ασύγχρονα. Σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα, οι ενσωματωμένοι πυρήνες x86 στο ίδιο τσιπ αναγκάζουν έναν συγχρονισμό. Σε εκείνο το σημείο, ο νευρώνας θα κάνει redo τα βάρη των διαφόρων συνδέσεών του – ουσιαστικά, πόση προσοχή πρέπει να δοθεί σε όλους τους μεμονωμένους νευρώνες που στέλνουν σήματα σε αυτόν.
Με όρους πραγματικού νευρώνα, μέρος της μονάδας εκτέλεσης στο τσιπ λειτουργεί ως δενδρίτης, επεξεργάζοντας τα εισερχόμενα σήματα από το δίκτυο επικοινωνίας βασισμένα εν μέρει στο βάρος που προέρχεται από την προηγούμενη συμπεριφορά. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ένας μαθηματικός τύπος για να προσδιοριστεί πότε η δραστηριότητα έχει ξεπεράσει ένα κρίσιμο όριο και να ενεργοποιήσει τις δικές της αιχμές όταν το κάνει. Στη συνέχεια, ο “άξονας” της μονάδας εκτέλεσης αναζητά με ποιες άλλες μονάδες εκτέλεσης επικοινωνεί και στέλνει ένα spike σε κάθε ένα.
Δείτε επίσης: Qualcomm Snapdragon 888 Plus: Αυξάνει την απόδοση της CPU και του AI
Στο προηγούμενο iteration του Loihi, ένα spike μετέφερε απλώς ένα κομμάτι πληροφοριών. Ένας νευρώνας έκανε register μόλις λάμβανε έναν.
Σε αντίθεση με έναν κανονικό επεξεργαστή, δεν υπάρχει εξωτερική μνήμη RAM. Αντ ‘αυτού, κάθε νευρώνας έχει μια μικρή κρυφή μνήμη αφιερωμένη στη χρήση του. Αυτό περιλαμβάνει τα βάρη που αποδίδει στις εισόδους από διαφορετικούς νευρώνες, μια κρυφή μνήμη πρόσφατης δραστηριότητας και μια λίστα με όλους τους άλλους νευρώνες στους οποίους αποστέλλονται αιχμές.
Μια από τις άλλες μεγάλες διαφορές μεταξύ των νευρομορφικών τσιπ και των παραδοσιακών επεξεργαστών είναι η ενεργειακή απόδοση, όπου τα νευρομορφικά τσιπ “είναι πολύ μπροστά”. Ο Mike Davies, διευθυντής του Neuromorphic Computing Lab της Intel, δήλωσε ότι το Loihi μπορεί να νικήσει τους παραδοσιακούς επεξεργαστές κατά 2.000 σε συγκεκριμένο φόρτο εργασίας.
Πηγή πληροφοριών: arstechnica.com
