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

Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Защита окружающей еды Защита окружающей еды

Самые аппетитные пункты в меню страны — и места, где их нужно пробовать

GQ
Меняю автомат на беспилотник Меняю автомат на беспилотник

Первое боестолкновение, где решающую роль сыграли беспилотные дроны

Популярная механика
Нефертити и Мария-Антуанетта: дизайнер показал, как они выглядели бы сейчас Нефертити и Мария-Антуанетта: дизайнер показал, как они выглядели бы сейчас

Тебе было интересно, как выглядели бы исторические личности, живи они сейчас?

Cosmopolitan
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика

Комедия "Кавказская пленница прославила своих героев

Cosmopolitan
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

«Вертолет» не самый подходящий термин для описания этих воздушных монстров

Популярная механика
Изабель Юппер: «Думаю, феминистская повестка в кино – это очень хорошо» Изабель Юппер: «Думаю, феминистская повестка в кино – это очень хорошо»

Изабель Юппер примерила амплуа главы криминальной империи

Grazia
Летящая на волне Летящая на волне

История о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов

Популярная механика
Чем занимаются специалисты института Pantone и зачем они выбирают главный цвет года Чем занимаются специалисты института Pantone и зачем они выбирают главный цвет года

Институту Pantone принадлежат все цвета и оттенки, которые вы когда-либо видели

GQ
Новое чувство астрофизики Новое чувство астрофизики

Миссия LISA станет самым большим научным инструментом в истории человечества

Популярная механика
Аборт и закон: могут ли нам запретить решать, когда быть матерью? Аборт и закон: могут ли нам запретить решать, когда быть матерью?

Как один закон может повлиять на судьбы многих женщин

Cosmopolitan
Топливо больших скоростей Топливо больших скоростей

Прогресс привнес новейшие технологии в систему обеспечения лайнеров топливом

Популярная механика
Энергетическая независимость: зачем России производить свои газовые турбины Энергетическая независимость: зачем России производить свои газовые турбины

Впервые в истории страны появится полностью своя газовая турбина

Inc.
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Неординарный Неординарный

Итальянский шеф Антонио Фреза вышел из матрицы как Нео

Собака.ru
Робот-буровик и атомный катамаран Робот-буровик и атомный катамаран

Как уникальный опыт России поможет продвинуться в изучении Арктики

Популярная механика
Suzuki Vitara и KIA Seltos. Миллениал против зумера Suzuki Vitara и KIA Seltos. Миллениал против зумера

Сравниваем два на первый взгляд разных, но при этом очень похожих автомобиля

4x4 Club
Одно спасительное имя Одно спасительное имя

Как называют лекарства?

Популярная механика
Системный подход Системный подход

Как правильно поддержать иммунитет в сезон простуд и вирусов

Grazia
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
«Современное искусство вместо наркотиков для расширения сознания»: что и зачем покупают российские коллекционеры «Современное искусство вместо наркотиков для расширения сознания»: что и зачем покупают российские коллекционеры

Почему художник должен страдать и зачем покупать целую выставку

Forbes
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
«Карантинные разводы»: как не пополнить печальную статистику? «Карантинные разводы»: как не пополнить печальную статистику?

Как не разрушить отношения, находясь с мужем дома 24/7 – рассказывает психолог

Cosmopolitan
Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Даже лучший алгоритм может навредить человеку Даже лучший алгоритм может навредить человеку

Олег Бяхов — об этичных трендах и общении с искусственным интеллектом

РБК
Нечеловеческий секс Нечеловеческий секс

Почему мы все еще занимаемся сексом по старинке – с живыми людьми?

Популярная механика
Ольгерд vs Дмитрий Ольгерд vs Дмитрий

«Собирателем» русских земель могло стать Литовское, а не Московское княжество

Дилетант
К баллистическому будущему К баллистическому будущему

Траектория движения космических аппаратов строится с учетом разных соображений

Популярная механика
Сайонара, Walmart: как крупнейший мировой ретейлер разочаровался в Японии Сайонара, Walmart: как крупнейший мировой ретейлер разочаровался в Японии

Какое будущее ожидает Walmart в стране самураев после почти 20 лет неудач?

Forbes
Открыть в приложении