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  • 英特尔盛开其最大周围的神经拟态计算编制,神经容量相等于幼型哺乳动物的大脑
    时间:2020-09-09   作者:admin  点击数:

    原标题:英特尔盛开其最大周围的神经拟态计算编制,神经容量相等于幼型哺乳动物的大脑

    不息以来,科学家和工程师们都在竭力复刻人脑的做事原理,由此诞生了吾们熟识的神经网络。

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    在这一过程中,人们也在尝试复制感官能力,英特尔的神经拟态芯片 Loihi 就是一项最新的钻研收获:它拥有 13 万个神经元(1024 核),实现了嗅觉模拟,掌握了 10 栽危险品分歧气味的神经外征。

    图丨英特尔神经拟态钻研芯片 Loihi(来源:Tim Herman / 英特尔公司)

    人类的嗅觉识别看似只有闻一闻这个行为,但背后的机制专门复杂。

    倘若你挑首一个葡萄柚闻一闻,水果分子就会刺激鼻腔内的嗅觉细胞。鼻腔内的细胞会立即向你的大脑嗅觉编制发送信号,一组相互连接的神经元中的电脉冲就会在这个嗅觉编制中产生嗅觉。

    不论闻到的是葡萄柚、玫瑰照样有害气体,你大脑中的神经元网络都会产生该物体专有的感觉。同样,你的视觉和听觉、回忆、情感和决策都有各自的神经网络,它们都以特定的手段进走计算。

    神经拟态计算的上风

    神经拟态计算(Neuromorphic Computing)是一个由硬件开发、柔件声援、生物模型相互交融而成的迂腐周围,旨在基于仿生的原理让机器拥有类人的智能。

    矮功耗、高容错、创造性…… 人脑有太众值得机器追赶的能力,因此也是许众计算科学家为之憧憬的存在。在人脑这个仅占 3% 人体质量的器官中,1000 亿个神经元携 1000 万亿个突触相连接。每一秒都有神经元病弱物化亡的情况下,大脑仍能运转计算着世界迎面而来的壮大新闻量。而功耗只有 20 瓦。

    1980 年,人类首次掀开神经拟态计算的大门。超大周围集成电路 (VLSI) 发明者之一、加州理工学院传怪杰物 Carver Mead 首次挑入神经拟态概念,并设想用 CMOS 模拟电路去模仿生物视网膜,搭建具有生物计算特性的编制。

    2017 年,行为英特尔钻研院的一个钻研课题,英特尔开发了代号为 Loihi 的第一款自立学习神经拟态芯片,在神经拟态硬件的开发上迈出一步。

    图 | 英特尔有关钻研登上 Nature 子刊 Machine Intelligence

    据英特尔中国钻研院院长宋继强介绍,之因此选择这个钻研倾向,主要是出于两个考虑。

    第一,想要训练一个可用的模型,神经拟态技术所需的数据和能耗较少。现在的人造智能和深度学习技术,训练首来必要大量的数据和能源。一个大型模型所消耗的电量会产生大量的碳排放,约等于 5 辆汽车整个生命周期的排放量。而且随着人造智能技术的发展,能耗势必会越来越众。

    这时候就必要追求一栽既能挑高能效比,又能挑高数据操纵率的方案。神经拟态计算正好已足这栽需求。

    第二,相比深度学习,神经拟态计算模型更容易注释和推理。固然深度学习技术很壮大,但它的一个劣势是暗箱题目。即使是模型开发者,也难以十足注释隐晦复杂模型的做事原理和走为模式。

    相比之下,神经拟态行为类脑计算模型有着当然上风。在逐渐始末幼批据学习产生网络之后,它是能够注释的,走为更加安详,也声援更深层次的推理,然后按照更无数据不息自学。

    “吾们期待人造智能模型是能够注释的,吾晓畅你为什么做得好,为什么做得不好,云云才能够用在一些关键的义务当中,” 宋继强在近日批准 DeepTech 等媒体采访时外示。

    柔硬件结相符

    在 2020 年 3 月发外的论文中,英特尔和康奈尔大学说相符团队介绍了 Loihi 芯片背后的故事。

    他们以动物的生物嗅觉编制为基础,测量动物闻到气味时的脑电波运动,然后按照这些电路图与电脉冲,导出了一套算法,并将其配置在测试的 Loihi 神经拟态芯片上。

    在钻研中,Loihi 必要学习检测复杂同化物的分歧气味。在一个风洞实验中循环着 10 栽气体物质(气味),传感器对各栽气味的逆答被传送至 Loihi,由其芯片电路对嗅觉背后的大脑电路进走模拟。

    这一点和居民常用的烟雾和一氧化碳探测器能探测气味有着内心的分歧。由于,这些探测器借助传感器探测空气中的有害分子,但无法对各栽气味进走智能分类。

    图 | 嗅觉编制演示(来源:nature machine intelligence)

    对比此前已有的传统手段——基于深度学习的解决方案,Loihi 表现出了特出的识别实在率。传统手段要达到与 Loihi 相通的分类实在率,该解决方案学习每类气味必要 3000 倍以上的训练样本。这也印证了宋继强所说的第一点。

    在 Loihi 芯片基础上,英特尔还打造了一个神经拟态编制 Pohoiki Springs,首次将计算能力(神经元)扩展到了 1 亿个,实验中心将 Loihi 的神经容量添加到一个幼型哺乳动物大脑的大幼。

    Pohoiki Springs 是一个数据中央机架式编制,是英特尔迄今为止开发的最大周围的神经拟态计算编制。它将 768 块 Loihi 神经拟态钻研芯片集成在 5 台标准服务器大幼的机箱中,同时以矮于 500 瓦的功率运走。

    据宋继强介绍,英特尔竖立 INRC(英特尔神经拟态计算钻研社区),面向全球钻研机构、创业公司和大型公司盛开。企业在晓畅了英特尔神经拟态计算之后,能够直接向英特尔挑交申请,阐述本身的项现在挑案。

    加入社区后,钻研机构能够访问云平台上的神经拟态计算服务,拥有 1 亿神经元的 Pohoiki Springs 编制就在上面。倘若有必要,钻研人员还能够直接申请 Loihi 硬件,本身搭建 Loihi 芯片的集成平台去做试验。整个过程都是免费的。

    图丨 Pohoiki Springs(来源:英特尔)

    硅电子自旋量子计算道路

    除了神经拟态芯片,英特尔钻研院还同时在量子计算周围发力。不过英特尔选择了一条业界内里比较稀奇人走的道路:硅电子自旋量子比特。

    据介绍,英特尔其实尝试过比较通走的超导量子比特,但就自身积累而言,硅电子自旋更相符其永远的基于硅半导体的制造工艺和现有技术。

    宋院长进一步补充称,“一旦做成,吾们有信念能把它很快周围化,吾们也有信念把它做得益处,让更众人体验到量子计算带来的益处。因此说吾们选择的这条路是世界上很稀奇人走的路,但是吾们一旦做好,它带来的收好会很大。”

    2020 年 2 月,英特尔与荷兰量子技术钻研中央公布了矮温量子限制芯片 Horse Ridge,称其有看同时限制最众 128 个量子比特,并且在量子编制的保真度、扩展性和变通性方面均有宏大挺进,正在向商用量子计算机迈进。

    清淡来说,量子比特要在超矮温的环境下做事,人们必要用微波限制它们,而微波必要用电线行为载体。以现在的技术程度,操控 40-50 个量子比特就必要数百根限制线,更不必说异日操控成百上千个量子比特了。数目壮大的布线会收敛量子编制的扩展性。

    Horse Ridge 的设计理念是简化量子编制运走时所需的限制线,基于高度集成的编制级芯片(SoC),将 4 个无线电频率信道集成到上面,每个信道负责限制 32 个量子比特,集体就能够同时限制 128 个量子比特。

    每个芯片只必要一根线,倘若要限制上千个量子比特,只必要众放一些芯片就能够了,大大缩短了做事量。

    不论是神经拟态,照样量子计算,都处于很早期的阶段,想要行使在现实生活中,还有很长的路要走。但并意外味行使在现阶段不主要。

    “吾自夸,底层技术的创新和科研必须坚持永远主义,保证有‘双轮驱动’,一个轮子是基础底层不太变的中央技术倾向,另外一个轮子是迅速执走,要去哪方面去用,” 宋继强强调。

    责编:胡巍巍

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