Чип IBM NorthPole имитирует человеческий мозг, обеспечивая большую мощность
Лаборатория IBM Research в Калифорнии разрабатывает прототип чипа под названием NorthPole, основанный на архитектуре человеческого мозга. Он обещает значительно повысить эффективность компьютеров и создать системы, не зависящие от облачных вычислений.
Удивительно, насколько наш мир связан с прошлым, что приводит к разного рода головоломкам. Посмотрите на клавиатуру компьютера, и вы столкнетесь с путаницей букв, из-за которой набирать текст становится сложнее. Это пережиток времен механических пишущих машинок, когда инженеры намеренно замедляли скорость печати, чтобы избежать заклинивания механизма.
Вы можете легко найти множество других примеров. Мы до сих пор называем «телефонами» вещи, которые лишь эпизодически обеспечивают голосовую связь.
То же самое относится и к компьютерам. Гигантские ранние машины представляли собой сложную смесь технологий, и единственный способ заставить их работать должным образом заключался в том, чтобы разделить такие функции, как управление, логику и память, на отдельные блоки, при этом система перемещала данные из одного блока в другой как часть процесса.
В результате, восемь десятилетий спустя, инженеры все еще собирают компьютеры на основе этой исторической схемы, теперь известной как архитектура фон Неймана в честь пионера вычислений Джона фон Неймана. Это также создало так называемое узкое место фон Неймана, вызванное всеми этими перемещениями между блоками.
По данным IBM, на разработку прототипа чипа NorthPole ушло два десятилетия, и ему удалось обойти узкое место фон Неймана с помощью умных инноваций. Одна из них заключалась в том, чтобы взять за основу архитектуру человеческого мозга, который гораздо более энергоэффективен, чем любой компьютер, и создать то, что IBM называет «слабым отображением мозга в зеркале кремниевой пластины».
По сути, руководитель проекта Дхармендра Модха использовал архитектуру нейронного вывода, которая действует как цифровые синапсы, для объединения того, что когда-то было отдельными функциями. Это позволило инженерам переместить память на сам процессор обработки, а затем стереть грань между памятью и обработкой.
Новая архитектура не только ускоряет работу чипа с его 22 миллиардами транзисторов и 256 ядрами, что делает его в 25 раз более эффективным, но также сокращает потери энергии, устраняя необходимость в сложных системах охлаждения, необходимых для высокопроизводительных систем.
В настоящее время NorthPole не является чипом общего назначения. Часть его улучшений была достигнута за счет специализации его функций.
Однако у него есть потенциал для удвоения или даже четырехкратного увеличения операций, открывая путь к созданию сети на кристалле, способной выполнять любые задачи, которые сегодня требуют доступа к огромным облачным серверам.
Из-за своей конструкции NorthPole не подходит (пока) для искусственного интеллекта, но его огромная мощность логического вывода открывает широкий спектр приложений, включая независимые системы, которые могут самостоятельно обрабатывать большие объемы данных для распознавания лиц, классификации изображений, обработки естественного языка, распознавания речи и других задач.
Кроме того, улучшенный тепловой КПД означает, что закон Мура, возможно, получил временную отсрочку, открывая путь к меньшим и более мощным чипам.
Исследование было опубликовано в журнале Science.