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
«Политическое государство не может само быть Абсолютом» «Политическое государство не может само быть Абсолютом»

Мы продолжаем нашу ревизию института под названием «государство»

Эксперт
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
Как накопить миллион Как накопить миллион

Планируешь крупную покупку? Учись откладывать деньги

Лиза
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
Стресс и выгорание: почему так важно понимать разницу Стресс и выгорание: почему так важно понимать разницу

Представьте себе ситуацию: работы все больше, вы чувствуете себя на нуле...

Psychologies
Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Вредны ли сахарозаменители? Вредны ли сахарозаменители?

Есть ли вред от заменителей сахара — фруктозы, стевии?

Reminder
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
Как тренироваться в мороз Как тренироваться в мороз

Улица — отличное место для тренировки даже зимой

Maxim
Art&Science Art&Science

Можно ли объединить науку и искусство

Популярная механика
Драгоценный сплав Драгоценный сплав

Елена Стафьева о Chopard Ice Cube Capsule by Marion Cotillard

Weekend
Восток и его обитатели Восток и его обитатели

В озере Восток под ледовым щитом Антарктиды есть жизнь

Популярная механика
Других писателей у меня для вас нет Других писателей у меня для вас нет

Знакомьтесь: Омид Скоби, биограф Меган Маркл и принца Гарри

Tatler
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
О чем говорят наши фантазии О чем говорят наши фантазии

Сегодня стремление быть осознанным распространяется и на сексуальную жизнь

СНОБ
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
20 ошибок при самостоятельном окрашивании волос, которых легко избежать 20 ошибок при самостоятельном окрашивании волос, которых легко избежать

Что греха таить: все мы периодически красим (и портим) волосы дома

Cosmopolitan
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
Не от хорошей жизни: вся правда о компульсивном переедании Не от хорошей жизни: вся правда о компульсивном переедании

Компульсивное переедание связано с тревожностью и депрессией

Psychologies
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
Засухи приведут к массовой замене древесных видов в лесах Земли Засухи приведут к массовой замене древесных видов в лесах Земли

Из-за засухи деревья в лесах будут заменяться засухоустойчивыми кустарниками

N+1
Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
«Один или два середнячка в команде расхолаживают всех»: миллиардер и CEO Netflix Рид Хастингс о том, как создать сверхэффективную команду «Один или два середнячка в команде расхолаживают всех»: миллиардер и CEO Netflix Рид Хастингс о том, как создать сверхэффективную команду

Отрывок из книги про Netflix о том, как собрать коллектив мечты

Forbes
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
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
История Ксении Бородиной и Курбана Омарова: от измен и ссор до семейной идиллии История Ксении Бородиной и Курбана Омарова: от измен и ссор до семейной идиллии

Мы решили вспомнить историю отношений Ксении Бородиной и Курбана Омарова

Cosmopolitan
Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Еще 7 брендов General Motors, которых больше не существует Еще 7 брендов General Motors, которых больше не существует

Вспоминаем, какими марками владела GM раньше: часть 2

Популярная механика
Открыть в приложении