Современные технологии очень интересуют военных. Не секрет, что многие технологии сначала создавались для военных нужд, а потом уже появлялись и в обычной жизни мирных граждан. Сейчас военно-воздушные силы США тестируют в полевых условиях нейроморфный чип, созданный силами специалистов IBM. Об этом чипе уже публиковалась информация в блоге нашей компании. Он может использоваться в самых разных целях, и одна из них — обнаружение и идентификация определенных объектов.
ВВС США, а именно Air Force Research Lab (AFRL), использует возможности процессора для идентификации военных и гражданских транспортных средств при радиолокации с воздуха. Военные утверждают, что чип работает не хуже, чем мощный военный компьютер. Но энергии при этом потребляется в двадцать раз меньше.
В 2014 году корпорация IBM заключила с военными контракт на сумму около $550 000. Именно ВВС США стали первой организацией, кто заключил договор с IBM на предмет поставок и испытаний чипа такого рода. Речь идет о процессоре TrueNorth. TrueNorth потребляет гораздо меньше энергии и занимает меньше места, чем традиционные компьютерные системы. Так, отдельный чип TrueNorth, содержащий 5,4 млрд транзисторов, потребляет всего 70 мВт энергии. А процессор Intel с 1,4 млрд транзисторов потребляет от 35 до 140 Вт.
У чипов TrueNorth есть и значительные преимущества перед GPU и FPGA. Корпорация IBM надеется, что TrueNorth станет тем фактором, который позволит компьютерным системам выйти на новый этап развития. Новые технологии могут использоваться не только для создания смартфонов или умных часов — нейроморфные чипы можно использовать и в высокопроизводительных системах, устанавливаемых в дата-центрах.
Чип TrueNorth изготовлен по 28 нм техпроцессу. Он содержит 5,4 миллиарда транзисторов и представляет собой нейроморфную систему со следующими характеристиками:
• один миллион эмулируемых «нейронов»
• 256 миллионов эмулируемых связей между нейронами — «синапсов»
• около 400 мегабит SRAM памяти (приблизительно 50 мегабайт)
В состав процессора входит 4096 блоков, размещающихся в двумерном массиве размером 64*64. Каждый из блоков включает планировщик, модуль управления токенами, память, модуль коммуникации с соседними блоками и логическую систему «нейронов». Технология создания чипа асинхронная. По оценке экспертов, производительность систем на базе чипа составляет 46 млрд «синаптических операций в секунду на ватт».
Военные собрали на основе чипа прототип системы машинного зрения, которая в обычном случае требует очень мощного оборудования и довольно много места. Но в спутниках или высотных летательных аппаратах места не так много, поэтому разместить там традиционную систему такого типа с традиционной структурой попросту невозможно. А вот аналогичную систему, только собранную на нейроморфных чипах, собрать вполне можно. «Основные сферы интересов ВВС — воздушное пространство, космическое пространство, киберпространство», — говорит руководитель AFRL Кинг Ву (Qing Wu). Именно здесь и планируется опробовать в полной мере возможности нейроморфных чипов от IBM.
Ву говорит, что его лаборатория проводила сравнительные тесты между TrueNorth и JetsonTX-1, высокопроизводительным компьютером от Nvidia, адаптированным под машинное обучение. Обе системы используют различную реализацию обработки изображений с использованием возможностей нейросетей. Военные провели сравнительные тесты по определению видов наземного транспорта, включая танки Т-72, бронированные автомобили и бульдозеры. Как оказалось, и TrueNorth, и JetsonTX-1 смогли идентифицировать все обнаруженные виды транспорта с точностью в 95%. Но система на основе TrueNorth при этом использовала в 20-30 раз меньше энергии, чем JetsonTX-1. Для военных это критично, поэтому предпочтение для дальнейшей работы, скорее всего, будет отдано именно нейроморфным чипам.
Также Air Force Research Laboratory использует чип в автономных дронах при полетах на дальние расстояния, когда системой не управляет человек. «Дрон при этом понимает, где он, что нужно делать и куда лететь», — говорит Кинг Ву, руководитель Air Force Research Laboratory, — «Нам нужны мощные энергоэффективные процессоры. И IBM TrueNorth как раз то, что требуется».
На основе TrueNorth создала систему машинного зрения и корпорация Samsung. Принцип работы всей системы отличается от принципа работы обычных камер, что позволило увеличить скорость обработки видеопотока до 2 тысяч кадров в секунду. У самых совершенных камер этот показатель не превышает 120 fps (за исключением ряда специализированных камер). Новая система может использоваться во многих сферах, включая распознавание жестов. «Цифровой глаз» от Samsung может улавливать незначительные движения на значительных расстояниях (5-6 метров и больше). Потребление энергии «цифровым глазом» минимально и составляет около 300 мВт. «Это в сто раз меньше, чем потребляет процессор ноутбука средней производительности и в десять раз меньше энергопотребления процессора, устанавливаемого в обычных смартфонах», — говорит Эрик Рю (Eric Ryu), вице-президент Samsung Advanced Institute of Technology.
Сейчас корпорация IBM совершенствует TrueNorth системы и старается обеспечить удешевление их производства, чтобы новые системы были доступнее для широкого круга потребителей.