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

Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
35 лет ОС Windows: история голубого экрана смерти 35 лет ОС Windows: история голубого экрана смерти

Откуда взялся тот самый голубой экран смерти, который никто не любит

Maxim
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
Старое лучше нового: 5 причин выбрать бабушкино платье Старое лучше нового: 5 причин выбрать бабушкино платье

Объясняем, почему винтажная одежда оказывается лучше новой и зачем ее покупать

Cosmopolitan
Ниже солнца, выше воды Ниже солнца, выше воды

Беспилотное судно с почти неограниченным запасом хода

Популярная механика
Как диагностировать и лечить боковой амиотрофический склероз Как диагностировать и лечить боковой амиотрофический склероз

Каждые 90 минут в мире диагностируют БАС

РБК
Как полюбить будущее и не сойти с ума Как полюбить будущее и не сойти с ума

Артемий Лебедев в российском интернете, как Пелевин – в русской литературе

Популярная механика
Как живут красавицы 90-х: Ирина Салтыкова, Элен Ролле, Дженни Гарт и другие Как живут красавицы 90-х: Ирина Салтыкова, Элен Ролле, Дженни Гарт и другие

Чем героини культовых сериалов и бывшие певицы заняты сейчас?

Cosmopolitan
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

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
Настя Ивлеева Настя Ивлеева

Настя Ивлеева: «Цифровая реальность – это в высшей степени сексуально!»

Playboy
Безумие близнецов: загадочный психоз сестер Урсулы и Сабины Эриксон Безумие близнецов: загадочный психоз сестер Урсулы и Сабины Эриксон

В 2008 году о шведских сестрах-близнецах Эриксон писали все британские газеты

Cosmopolitan
Лена Горностаева Лена Горностаева

Какую часть мужского тела Лена Горностаева считает самой сексуальной?

Playboy
Spider-Man: Miles Morales — игра, которая разбудит в вас ребенка. Обзор одного из флагманов новой консоли PS5 Spider-Man: Miles Morales — игра, которая разбудит в вас ребенка. Обзор одного из флагманов новой консоли PS5

Обзор продолжения Spider-Man, где нужно сыграть за Майлза Моралеса

Esquire
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
На Мадагаскаре нашли мезозойскую птицу с клювом тукана На Мадагаскаре нашли мезозойскую птицу с клювом тукана

Палеонтологи нашли остатки древней птицы с необычным клювом

N+1
Чем мы дышим Чем мы дышим

Как оцифровать весь воздух в городах

Популярная механика
Композитор Дмитрий Евграфов — о работе с Граймс и творческих границах Композитор Дмитрий Евграфов — о работе с Граймс и творческих границах

Интервью с композитором Дмитрием Евграфовым, сооснователем приложения Endel

РБК
Полярник на Луне Полярник на Луне

Российские ученые готовят новый поход в суровые края близ полюса... лунного

Популярная механика
Исследование: предприниматели предпочитают нанимать «талантливых от природы», а не целеустремленных и усердных Исследование: предприниматели предпочитают нанимать «талантливых от природы», а не целеустремленных и усердных

Работодатели предпочитают нанимать талантливых, а не целеустремленных

Inc.
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Женщина, которая хотела быть врачом, а не акушеркой Женщина, которая хотела быть врачом, а не акушеркой

История Анны Шабановой, прабабушки российского феминизма

Weekend
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Toyota C-HR. Восторг и недоумение Toyota C-HR. Восторг и недоумение

Toyota C-HR — автомобиль, который можно смело назвать дизайнерским

4x4 Club
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Жить здорово: какой недвижимостью владеет Елена Малышева Жить здорово: какой недвижимостью владеет Елена Малышева

10 фактов из личной жизни и творческой биографии Елены Васильевны Малышевой

Cosmopolitan
На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
Скажи мне, кто твой друг… Скажи мне, кто твой друг…

Иногда подруги могут разрушить нашу жизнь

Лиза
К баллистическому будущему К баллистическому будущему

Траектория движения космических аппаратов строится с учетом разных соображений

Популярная механика
Одна вокруг света. Возвращение в Бангког и переправа машин через океан Одна вокруг света. Возвращение в Бангког и переправа машин через океан

95-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Открыть в приложении