В США создан суперкомпьютер на основе чипа TrueNorth с энергопотреблением в 2.5 Вт



    Ливерморская национальная лаборатория (LLNL) на днях объявила о создании суперкомпьютера, принцип действия которого похож на работу мозга человека (в той мере, в какой ученые понимают основы функционирования этого органа). Система построена на основе чипа TrueNorth, имитирующего сеть из 16 миллионов нейронов с примерно 4 млрд синапсов. Конечно, до мозга человека такому компьютеру еще далеко (ведь у человека миллиарды нейронов), но эта модель все равно одна из самых мощных среди всех «мозгоподобных» ПК, когда-либо созданных человеком. Система умеет распознавать образы и решать различные вопросы так, как это делают люди.

    В компьютере, созданном Ливерморской национальной лабораторией, установлено 16 TrueNorth чипов. Система получила название IBM Neuromorphic System. Использовать ее будут для изучения новых возможностей вычислительных систем, которые могут оказаться полезными Национальной администрации по ядерной безопасности. Специалисты проведут ряд тестов, которые покажут способности машины в отношении изучения окружающего мира, использования глубокого анализа и самообучения. Сама Лаборатория является «главной научно-исследовательской и опытно-конструкторской организацией для решения проблем национальной безопасности». Она отвечает за «безопасность и надёжность» ядерного оружия США, применяя в его разработках достижения современной науки и техники. Также Лаборатория занимается исследованиями в области наук, не связанных с оборонной деятельностью, таких как энергетика, экология и биология (в том числе биоинженерия).

    «Нейроморфные вычисления открывают весьма впечатляющие новые возможности, и, в целом, эта сфера соответствует нашему видению будущего высокопроизводительных компьютерных систем», — говорит Джим Брейс (Jim Brase), один из руководителей проекта. «Потенциальные возможности нейроморфных вычислений и машинный интеллект помогут изменить то, как мы проводим научные исследования», — продолжает он.
    Технология является качественно новой, очень сильно отличающейся от компьютерных технологий, доминировавших на рынке последние 70 лет. По словам участников проекта, на основе TrueNorth можно создавать системы в 50 раз более мощные, чем современные самые производительные суперкомпьютеры. При этом потреблять такие системы будут минимальное количество энергии и занимать небольшой объем (здесь также уместно сравнение с мозгом человека).



    «Низкое энергопотребление таких систем отражает текущие потребности компьютерной индустрии и позволяет значительно снизить потребление энергии компьютерами будущего», — комментирует проект Майкл МакКой, еще один участник исследований.

    TrueNorth потребляет гораздо меньше энергии и занимает меньше места, чем традиционные компьютерные системы. 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. Будущие версии TrueNorth могут быть значительно уменьшены до размера, который позволяет использовать такую систему в смартфоне или умных часах. 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. Данные технологии могут использоваться не только для создания смартфонов или умных часов — нейроморфные чипы возможно использовать и в высокопроизводительных системах, устанавливаемых в дата-центрах.

    Интересную аналогию проводят специалисты IBM с мозгом человека. Так, корпорация сравнивает обычные компьютерные системы с левым полушарием. Нейроморфные системы умеют находить отдельные паттерны в больших массивах данных и интерпретируют эту информацию как правое полушарие мозга. Возможно, в ближайшем будущем ученые смогут объединить возможности традиционных компьютеров и нейромфорных чипов, создав единую сверх-эффективную структуру.



    По условиям договора Лаборатории и IBM, LLNL получает 16-чиповую TrueNorth систему с 16 миллионами нейронов и 4 млрд синапсов. Также Ливерморская национальная лаборатория получает всю необходимую экосистему для создания и управления энергоэффективными машинами, которые способны воспринимать информацию, познавать и действовать, как мозг человека. Экосистема включает симулятор, язык программирования, интегрированное программное окружение, библиотеку алгоритмов и приложений, прошивку, инструменты для составления нейросетей, обучающий курс, облачное окружение.

    Корпорация IBM работает совместно с DARPA над созданием нейроморфных чипов (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics, SyNAPSE) уже много лет, реализация проекта началась еще в 2008 году. Цель — создание чипов и систем, работа которых была бы организована по принципу работы нейронов мозга животных (например, грызунов). Не так давно были представлены первые результаты работы по этому проекту.
    IBM
    Company

    Comments 44

      +3
      В какое удивительное все же время мы живём. Есть реальный шанс увидеть такие чудеса техники, о которых в прошлом веке только мечтали и рисовали в комиксах!
        0
        Мне кажется, такими темпами еще и наши комиксы воплотятся в жизнь
          +1
          Дальше будет только лучше! Ну или хуже, если господа Оруэлл и Хаксли окажутся правы
          +2
          Напомнило Терминатор 2
          image
            0
            Вот прям читал и такая же ассоциация возникла. Еще немного и скайнет будет уже далеко не фантастикой…
              0
              Заметьте и дизайн чипа сделали похожим :), из небольших квадратных секций…
                0
                Это они (16 чипов) в коробке или чехле так выложены. Без чехла: image Отсюда
                –21
                «Цель — создание чипов и систем, работа которых была бы организована по принципу работы нейронов мозга животных» — неужели ещё кто-то смеет заявлять что мозг — продукт некой случайной «эволюции»?
                  +7
                  Первый комментарий и сразу в лужу.
                    +2
                    Я вот не понял — зачем же в карму минус человеку поставили?.. Минус за коммент — и достаточно.
                    Очень достойное поведение!..
                      +10
                      Ну вы как первый день на хабре :) Сейчас и вам за упоминание, да еще и в болде…
                      +12
                      Таки да, смею! Мозг — продукт случайной эволюции!
                        –7
                        о, и вы тудаже
                        с каких пор эволюция случайна?
                          –1
                          любитель теорий заговоров?
                          получить точное подтверждения на сколько эволюция случайна, либо специальная, возможно только в одном случае — собрать машину времени и посмотреть своими глазами на весь процесс развития.
                            0
                            Я думаю тут имелся ввиду не теория заговоров, а закономерность
                              0
                              при чем тут заговоры
                              естественный отбор не является случайным
                                0
                                А каким? Что, параметры среды меняются по заложенным законам?
                                  0
                                  вы задали два вопроса не связанных между собой;
                                  естественный отбор отбирает наиболее приспособленных особей, а не каких попало (т.е. случайных) — прочитайте изначальное утверждение alex12345 — все мною сказанное в контексте этого утверждения
                                    0
                                    Естественный отбор — это процесс приспособления к среде, которая меняется случайным образом. Т.е. и сам процесс естественного отбора — случаен и отбирает он именно что пригодных к текущим условиям каких попало, потому что организмы не создают средств для выживания плановым образом. Вот что я имел в виду.
                                      0
                                      я с вами совершенно согласен, однако я отвечал в контексте сказанного alex12345 — совершенно очевидно он имеет ввиду старую волынку креационистов предлагающих аналогию в виде торнадо проносящегося по свалке и собирающего боинг-747
                              0
                              А с каких пор доказано обратное? Сейчас есть только теории, даже самые популярные из которых не исключают элемента случайности.
                                0
                                в контексте топикстартера эволюция не случайный процесс т.к. естественный отбор не случайный процесс
                              0
                              Рискну отхватить пачку ничего не значащих минусов. Вот, читаю я ваш комментарий и страшно становится, вроде-бы ресурс себя позиционирует как научный, а не научно-популярный, и тем не менее встречается такая дикость. Человек прав! Развитие мозга это долгий закономерный процесс действия эволюции, одной из движущих сил которой является естественный отбор — то есть вполне закономерный процесс выживания более приспособленных особей. Где вы тут разглядели случайность? Случайность, к примеру мутации, создают лишь многообразие для последующего «отсеивания». Человека, я так предполагаю, заминусовали за подмену понятий и скептические настроения по поводу создания модели системы, схожей с мозгом или полной его имитации.
                                0
                                По какой «закономерности» в днк половых клеток формируется кодирование белков, углеводов и липидов для построения у следующей особи зачатки глаза? По какой «закономерности» зачаток глаза превращается в глаз? Вы видели хотя бы подобие матмодели этого процесса, с указанием какие геномы образуются и по какой причине, с какой вероятностью, при каком количестве особей в популяции (оценка сверху снизу), с примерами подтвержденными в лабораторных условиях? В лабораторных условиях до сих пор не создали ни одной даже самой маленькой и простой живой клетки из неживого материла, как можно поверить что всё многообразие сложнейших и до сих пор неповторимых форм жизни произошло само?! А как произошли вирусы? Вы хотя бы в курсе что это такое и как они работают? А вы в курсе как и сколько у кормящей матери вырабатывается молоко? Её организм не для себя ведь его вырабатывает.

                                А в курсе что до 90% всех белков, закодированных в ДНК клетки – это белки-ферменты, и от того КАКИХ белков, СКОЛЬКО и в КАКОЕ ВРЕМЯ они будут создаваться в данной клетке и зависит КАКИХ, КОГДА и СКОЛЬКО других органических веществ будет образовываться.
                                Т.е. можно сказать, что информация о липидах и углеводах тоже “закодирована” в ДНК клетки, но не напрямую, а опосредованно через определенные виды белков-ферментов. В какой «научной» книге описан в теории процесс формирования такого механизма кодирования, декодирования и синтеза?
                              –7
                              с каких пор эволюция стала случайной? вы бредить изволите
                                +2
                                Ну на нашей планете эволюция включает в себя мутации, просто «survival of the fittest» загоняет в тупик.
                                Только ситхи возводят всё в абсолют. ©
                                  0
                                  Я профессионалом в этой области не являюсь. Сам я стал считать эволюцию случайным процессом «без причин и следствий» после прочтения книги «Эгоистичный ген». По моему мнению, в этой книге всё очень понятно изложено.
                                    0
                                    естественный отбор не случайный процесс — эволюция непредсказуема, как и любоая хаотическая система, но далеко не случайна
                                      0
                                      Суть идеи (как понял её я) в том, что эволюция НЕ РАЗУМНА. Эволюция не знает куда и к чему идёт. Эволюция не пытается заложить конструкцию тела или мозга «с запасом» (а вдруг пригодиться). Именно эта неразумность и имеется ввиду под случайностью эволюции. Я не старался вложить в слово случайность полный рандом.

                                      Очень сложно идею всей книги (даже серии книг) изложить в комментарии. Идея конечно ГОРАЗДО глубже. И я не претендую на отстаивание мнения автора здесь. Однако, я считаю, что практически все читатели хабра, кто не считает эволюцию случайной в том смысле что я написал, после прочтения книги изменят свою точку зрения. Очень уж она лаконично и понятно изложена.
                                        0
                                        Кто не считает эволюцию случайной в том смысле, что вы написали, просто плохо учились в школе — все эти идеи абсолютно прозрачны.
                                        Но это не имеет никакого отношения к моему утверждению — я отвечал в контексте топикстартера.
                                –2
                                мужик на последнем фото чем то похож на изобретателя чипа из терминатор 2
                                  0
                                  Правильно ли я понял, система может самостоятельно найти одинаковые паттерны и человеку требуется только дать определение этим паттернам. То есть нашлось 100500 элементов на фотке, которые очень похожи на машину и пользователь вписывает определение для данного образа. Или же это могут быть хоку и система распознает между ними нечто общее и попросит дать определение. Тогда это очень напоминает вопросы ребенка…
                                    0
                                    Скорее всего нет, а сам этот чип — просто перевод типичных структур данных используемых для построения нейросетей в аппаратный вид, что дает выигрыш в скорости и энергопотреблении, но алгоритмы обучения и классификации остались те же. Другое дело, что могут быть и такие алгоритмы, которые просто не ложатся на традиционное железо ввиду очень малой эффективности, и обретя вторую жизнь на новых железках, они могут дать лучший результат.
                                      0
                                      Извиняюсь, вывод сделал на основе еще этой статьи:
                                      https://habrahabr.ru/company/ibm/blog/265551/
                                      В тексте которой есть такое:
                                      "Специалисты утверждают, что все это позволяет ускорить процесс обработки данных, поскольку информацию не требуется постоянно посылать и принимать, как в традиционных системах. Например, TrueNorth может идентифицировать все машины на фотографиях пользователя, без необходимости загрузки каждого фото на удаленный сервер для обработки в «облаке». Для обучения такой системе не требуется постоянное подключение к Сети."
                                      Так же далее можно почитать, там описано что обрабатывается сразу несколько потоков данных.
                                    –2
                                    Вот интересно. В результате на этом чипе/чипах можно собрать робота, очень похожего на Бендера?
                                      0
                                      Квантовый компьютер кардинально изменит будущее, если конечно дойдет до реального образца. Пока все это только оптимизация компановки, а не принципа.
                                        0
                                        Причём тут квантовый компьютер? Принцип действия совершенно разный, как и назначение.
                                          0
                                          Об этом и речь, что пока квантовый не сделают это всего навсего оптимизация.
                                            0
                                            Да квантовый компьютер решает совершенно другого рода задачи. Это как сравнивать линейку и транспортир.
                                        0
                                        «Интересную аналогию проводят специалисты IBM с мозгом человека...» — ну вот это, к сожалению, они уж слишком абстрагировались от «железа» и «мяса» на уровень скорее психологии. Оба полушария человека похожи друг на друга гораздо больше, чем на этот чип. Поэтому сравнение не совсем корректное.
                                          +3
                                          Статья ниачем. На этом сайте ждут технических подробностей, а не хайпа "Ах искусственный интеллект! Ах эволюция!"
                                          И глубинное обучение тут ни при чем — этот термин относится к многослойным сетям с обучением методом обратного распространения ошибки. У вас же в чипе спайковые сети, обучение путем накопления токенов, т.е. по Хеббу.
                                          Рекламные статьи лучше на других сайтах псать.
                                            0
                                            Это блог компании IBM. Он и создан и ведется с единственной основной целью — PR и рекламы. Странно тут чего-то другого ожидать.
                                            Хотя несколько большее количество технических деталей PR не испортят.
                                            0
                                            По сути это специфический ускоритель обучения нейронных сетей (современного их представления научным сообществом) — одного единственного алгоритма. Почему в статье присутствуют попытки сравнения эффективности с процессорами общего назначения типа Intel, которые реализуют различные алгоритмы? Помоему, это мягко говоря, не имеет смысла.
                                              0
                                              Ни одного комментария выше про фантастически низкое энергопотребление.

                                              Only users with full accounts can post comments. Log in, please.