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

20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Как начать медитировать: лайфхаки для начинающих Как начать медитировать: лайфхаки для начинающих

Какой бывает медитация и есть ли ограничения?

Psychologies
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
Жить дольше, болеть — меньше: российский стартап Otri с инвестициями «Азбуки Вкуса» хочет изменить подход к здоровью Жить дольше, болеть — меньше: российский стартап Otri с инвестициями «Азбуки Вкуса» хочет изменить подход к здоровью

Интервью с главой Otri Иваном Дегтярем о проблемах современной медицины

VC.RU
Миры миров Миры миров

Как стать президентом в мультивселенной

Популярная механика
Сказки на ночь: 19 книг, которые помогут ребенку уснуть Сказки на ночь: 19 книг, которые помогут ребенку уснуть

Любимые книги, которые стоит читать перед сном

Seasons of life
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Минусовая степень Минусовая степень

Как ухаживать за кожей лица и тела после похудения?

Лиза
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Новая роскошь Новая роскошь

Как экостиль может быть люксовым

SALON-Interior
Ниже солнца, выше воды Ниже солнца, выше воды

Беспилотное судно с почти неограниченным запасом хода

Популярная механика
Жестокая расплата за отказ: как советские режиссеры ломали судьбы актрисам Жестокая расплата за отказ: как советские режиссеры ломали судьбы актрисам

Эти советские актрисы решились сказать режиссеру «нет» — и жестоко поплатились

Cosmopolitan
Новая «Арктика» Новая «Арктика»

Атомоходы ЛК-60Я заменят ледоколы прошлых поколений

Популярная механика
Пластичность мозга Пластичность мозга

Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции мозга

kiozk originals
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
4 способа стать популярным у женщин, ничего для этого не делая 4 способа стать популярным у женщин, ничего для этого не делая

Рассказываем, как стать востребованным у женщин, не делая для этого усилий

Maxim
Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
Байкальские нерпы оказались любителями планктона Байкальские нерпы оказались любителями планктона

Ранее считалось, что основную долю в их рационе составляет рыба

N+1
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
Екатерина Климова: «Вполне возможно второй раз войти в одну и ту же реку» Екатерина Климова: «Вполне возможно второй раз войти в одну и ту же реку»

Екатерина Климова: «Все в жизни возможно, было бы желание...»

Караван историй
Армия 2020 Армия 2020

Ежегодная выставка «Армия» в парке «Патриот»

Популярная механика
«В нашей жизни всё спонтанно» «В нашей жизни всё спонтанно»

Блогеры Ольга и Максим Нечаевы: о воспитании дочери и курсе «Голые деньги»

OK!
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Правила доверительных отношений Правила доверительных отношений

Главный принцип воспитания — не врать ни себе, ни ребенку

СНОБ
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
Новые «звездные войны»: NASA против флотилии спутников Новые «звездные войны»: NASA против флотилии спутников

Очередной конфликт назревает в космонавтике

Популярная механика
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Трендовые бьюти-образы: 16 идей стильного макияжа для карих глаз Трендовые бьюти-образы: 16 идей стильного макияжа для карих глаз

Конец осени и начало зимы — это не повод отказываться от мейкап-экспериментов

Cosmopolitan
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Ретроградный Меркурий и президентская гонка Ельцина. Отрывок из новой книги Михаила Зыгаря Ретроградный Меркурий и президентская гонка Ельцина. Отрывок из новой книги Михаила Зыгаря

Фрагмент из книги Михаила Зыгаря о президентский выборах в России в 1996 году

СНОБ
Открыть в приложении