Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механикаHi-Tech

Компьютерный мозг

Название это уже привычное, хотя на самом деле вычислительные системы устроены совсем иначе. Настоящие нейроморфные микросхемы появились лишь в последнее десятилетие, обещая быструю работу нейросетей и энергопотребление почти столь же низкое, как у живого мозга.

Текст: Роман Фишман

В конце 2019 года разработчики из OpenAI продемонстрировали роботизированный манипулятор Dactyl, отличающийся «ловкостью человеческого уровня». Работой пяти металлических пальцев управляла нейросеть, способная самостоятельно обучаться движения и даже освоившая головоломный кубик Рубика. Для ее подготовки использовали больше тысячи настольных компьютеров и десятки мощных графических систем. Как подсчитали впоследствии эксперты, на них было затрачено около 2,8 ГВт∙ч энергии – количество, которое требует нескольких часов работы целой АЭС.

Для обучения нейросети нужно проанализировать огромные массивы данных – чем больше, тем лучше. На это могут уходить дни и даже недели работы высокопроизводительных и «прожорливых» компьютерных систем. В результате потребности нейросетей в вычислительных мощностях растут быстрее, чем сами эти мощности, обгоняя даже знаменитый закон Мура. По некоторым подсчетам, в 2018 году значительный прогресс в этой области требовал в 300 тыс. раз больше ресурсов, чем в 2012-м, удваиваясь каждые три-четыре месяца. А с увеличением мощностей растут и затраты энергии.

Умножение ядер

При таких вычислениях на компьютер поступает входная информация и наборы коэффициентов – весов, полученных в ходе обучения нейросети. Перемножая векторные данные и матрицы весов последовательно, сеть может с определенной вероятностью выдать правильный ответ – например, заключить с уверенностью 99,99%, что на предъявленном ей изображении показана кошка. Проблема в том, что объемы связанных с этим расчетов колоссальны: мощные глубокие нейросети могут использовать миллионы и миллиарды коэффициентов, а для их обучения требуются терабайты данных.

В итоге важную роль здесь стали играть графические процессоры, которые разрабатывались для похожих операций. Отрисовка трехмерных изображений в режиме реального времени требует несложных, но массовых и быстрых параллельных операций над каждым пикселем. Поэтому, в отличие от основного процессора, видеокарты состоят из тысяч упрощенных вычислительных ядер. Проводя триллионы операций с плавающей точкой в секунду (терафлопс), они с успехом справляются и с нейросетями.

Этот тренд развивают специализированные тензорные процессоры, такие как Google TPU, состоящие уже из десятков тысяч крошечных ядер. Производительность третьего поколения Google TPU составляет целых 420 терафлопс, причем эти процессоры легко объединяются в кластеры. Заявляется, что именно такие микросхемы применялись системой AlphaGo, обыгравшей людей-соперников в го, они же используются для обработки фотографий Google Street View. Однако существует и совершенно иной подход, который предлагают нейроморфные микросхемы, построенные по другой архитектуре.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

За урожаем из глубин За урожаем из глубин

На разных верфях страны бум рыбопромыслового судостроения

Популярная механика
Мода мужского рода Мода мужского рода

Зинаида Пронченко о монстрах, которые прячутся в шкафах российских мужчин

GQ
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
«Нормально, Григорий! Отлично, Константин!»: как Михаил Жванецкий помогал стране переживать абсурдные эпохи «Нормально, Григорий! Отлично, Константин!»: как Михаил Жванецкий помогал стране переживать абсурдные эпохи

Как творчество Михаила Жванецкого повлияло на культуру России

Forbes
Античный герой Античный герой

Кого люди будут вспоминать через столетия?

Популярная механика
Древнейший хамелеон из бирманского янтаря оказался амфибией Древнейший хамелеон из бирманского янтаря оказался амфибией

Эти древние амфибии могли стрелять языком в добычу

N+1
Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
Мог ли мегалодон надвое перекусить судно Мог ли мегалодон надвое перекусить судно

Главный герой этого фильма — невероятная ископаемая акула, мегалодон

Популярная механика
Миры миров Миры миров

Как стать президентом в мультивселенной

Популярная механика
Секонд-хенд от дизайнера Секонд-хенд от дизайнера

Магазин RigRaise — первая в России попытка дать шанс старым вещам

Эксперт
Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
7 картин, приносивших несчастья своим владельцам 7 картин, приносивших несчастья своим владельцам

Обладание этими шедеврами смертельно опасно

Maxim
Добро пожаловать в черную дыру Добро пожаловать в черную дыру

Как насчет визита к одной из черных дыр?

Популярная механика
5 главных мифов про оружие, в которые мы верим из-за боевиков 5 главных мифов про оружие, в которые мы верим из-за боевиков

Реалистичность — это не обязательный атрибут кино, особенно в боевиках

Maxim
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
На ошибках учатся На ошибках учатся

Леонид Жуков — об ответственности людей и машин за принятие критических решений

РБК
Армия 2020 Армия 2020

Ежегодная выставка «Армия» в парке «Патриот»

Популярная механика
Женщины и работа: были ли времена, когда мы бездельничали? Женщины и работа: были ли времена, когда мы бездельничали?

Почему нам не стоит грустить о временах, когда женщины не работали

Cosmopolitan
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Катализатор двойного действия превратит отработанное масло в биодизель Катализатор двойного действия превратит отработанное масло в биодизель

Химики научились получать биодизельное топливо из загрязненного масла

N+1
Меняю автомат на беспилотник Меняю автомат на беспилотник

Первое боестолкновение, где решающую роль сыграли беспилотные дроны

Популярная механика
Оглянись с любовью. К 60-летию Олега Меньшикова Оглянись с любовью. К 60-летию Олега Меньшикова

Блистательная и драматичная судьба Олега Меньшикова

СНОБ
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Северное слияние Северное слияние

История романтического трансфера из Риги в Нью-Йорк

Tatler
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
Смена власти в гареме заставила самок гелад созреть быстрее Смена власти в гареме заставила самок гелад созреть быстрее

Влияют ли самцы на скорость созревание самок в дикой среде?

N+1
Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА Будущее стратегической авиации: B-21 против ПАК ДА

В России и США разрабатываются новые модели стратегических бомбардировщиков

Популярная механика
Вот так встреча Вот так встреча

Долгие новогодние каникулы дают шанс поупражняться в искусстве принимать гостей

AD
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Личная эффективность по-настоящему Личная эффективность по-настоящему

Как победить стресс и начать жить с удовольствием

СНОБ
Открыть в приложении