Разработчики создают сегодня все более мощные микрочипы специально для нейросетей. Например, пять лет назад компания IBM представила чип нового поколения True North, который реализует нейронную сетку, эквивалентную миллиону нейронов и 256 миллионам синапсов. Более того, чип имеет сходную с неокортексом архитектуру.
Чем такой специализированный чип лучше обычных? Дело в том, что в обычном чипе для компьютеров память разнесена с блоками обработки. Такие машины называются фон-неймановскими, их архитектура базируется на разработках принстонского математика и физика венгерского происхождения Джона фон Неймана, разработавшего ее еще в 1945 году.
Но в реальном времени, в оперативной обстановке, в которой работают, например, машины, распознающие лица, практически невозможно наладить массивный обмен информацией между ядром процессора и базами данных. А ведь настоящие нейроны, те, которые в мозгу, являются одновременно и ячейками памяти, и «процессорами», обрабатывающими информацию. В этом их принципальное отличие от фон-неймановских машин! Чипы, которые повторяют устройство коры головного мозга, позволяют гораздо быстрее и надежнее выполнять такие операции. Получается, что чип наподобие True North имеет миллион процессоров, каждый из которых обрабатывает информацию, поступающую с 256 входов. Производительность такого чипа еще недавно было трудно себе представить!
Именно поэтому искусственные нейросети преуспели сегодня в распознавании изображений в таких, например, задачах, как классификация объектов в видеопотоке — то есть выделять людей, автобусы, легковые автомобили, велосипеды и так далее. Собственно, сокращение размеров искусственных нейросетей и уменьшение их погрешностей до уровня, когда они стали ошибаться реже, чем человек, напрямую связано с использованием таких чипов, как True North. Весной 2016 года на базе шестнадцати 28-нанометровых процессоров True North был создан первый, как заявила компания IBM, когнитивный компьютер. Он был сделан по заказу Национальной администрации по ядер-ной безопасности США. Такой компьютер, помимо высокой производительности, обладает повышенной надежностью, ибо ему не нужно подключаться к какой-то внешней базе данных.
В 2018 году подобный микрочип презентовала и компания Intel, которая с начала 2010-х годов с ревностью следила за разработками компании IBM. Он называется Loichi — произносится «Лоуихи», по имени подводного вулкана на Гавайях, который вот-вот должен выйти на поверхность. Это совсем недавняя разработка, и «Интел» самим названием намекает на блестящее будущее новой технологии и его взрывную силу, которая призвана «порвать» целые отрасли человеческой деятельности. В нем поменьше, чем у True North, условных нейронов — 131 тысяча, и «всего» 130 миллионов синапсов. Он, конечно, не такой мощный, как продукт IBM, но эта разработка уже пятая в линейке нейроморфных чипов компании Intel, и он вдвое тоньше, чем True North, потому что создан по 14-нанометровой технологии.
«Лоуихи» сочетает в одном чипе процессы обучения и принятия решений без подключения к облаку. Компания утверждает, что чип, площадь которого составляет всего 60 квадратных миллиметров, обучается в тысячу раз быстрее нейросетей на базе обычных компьютерных систем. Также при обучении чип использует значительно меньше ресурсов, чем обычные сверточные сети на базе других процессоров, что экономит время, уменьшает потребление энергии и повышает скорость принятия решений.
Гонка нейроморфных процессоров только начинается — по некоторым оценкам, объем этого рынка к 2025 году составит 60 млрд долларов. В конце 2018 года в Сан-Франциско компания BrainChip объявила о создании чипов Akida NSoC с новой архитектурой, мощность которых составит уже эквивалент 1,2 миллиона нейронов и 10 миллиардов синапсов. То есть, если верить заявлениям компании, эффективность этого чипа будет в 10 раз выше, чем у конкурентов из IBM и Intel.
В Европе о создании нейроморфного процессора, прежде всего нацеленного на обработку видеоданных, объявил в апреле 2019 года стартап, созданный в университете Цюриха, aiCTX AG. Чип называется DynapCNN, он создан по 22-нанометровой технологии и имеет размер 12 квадратных миллиметров, при том что его мозность составит эквивалент 1 миллиона нейронов.
Нейроморфные чипы в сочетании с новыми разработками в области глубокого обучения произведут революцию в распознавании изображений и сделают доступными системы искусственного интеллекта в переносных устройствах, работающих на батарейках, или в устройствах, подключенных к IоТ, Интернету вещей. В 2020 году таких устройств ожидается уже 30 миллиардов, в 2021-м — около 36 миллиардов, а к 2025 году—уже более 75 миллиардов.