作者：泽南
人类大脑由 860 亿个相互连接的神经元组成，英特尔最近推出的类脑芯片系统 Pohoiki Beach 向「仿照大脑」这一目标提高了一大步，这是一个拥有 800 万人工神经元的打算机系统。据英特尔先容，其组成芯片在 AI 任务中的速率是传统 CPU 的一千倍，能耗效率是一万倍。英特尔还表示，类脑芯片越扩展效率越高，这是传统架构无法企及的。
神经形态学工程，也称神经形态打算，常日是指利用电路系统来仿照生物的神经形态学构造，或许是下一代打算机的发展方向。此前，来自 MIT、普渡大学、斯坦福、IBM、惠普等大学和公司的先驱者们都曾提出自己的全栈系统，但没有一家能像本日的英特尔这样如此靠近神经形态学研究的终极目标——后者推出了一台超越古人千倍算力的超级打算机。
它便是刚刚在底特律美国国防部高等研究操持局（DARPA）2019 电子复兴峰会上涌现的「Pohoiki Beach」系统，这是一款能够仿照 800 万神经元的 64 芯片打算机。英特尔实验室总监 Rich Uhlig 表示，Pohoiki Beach 已经免费向 60 个研究伙伴供应。这些机构正在利用新类型的芯片寻衅最尖端领域的研究，个中包括可扩展 AI 算法，如冗余编码和路径方案。
「我们对 Loihi 扩展后构建更强大神经形态系统的结果印象深刻。现在 Pohoiki Beach 已经供应给超过 60 个互助伙伴利用，他们将利用这种专用系统办理繁芜、打算密集型问题。」Uhlig 表示。
Pohoiki Beach 包含 64 个 128 核心，14 纳米制程的 Loihi 神经形态芯片，这些芯片首次涌现在世人面前是在 2017 年 10 月的 Neuro Inspired Computational Elements（NICE）研讨会上。它们具有 60 毫米裸片尺寸，每块包含 20 亿个晶体管、13 万个人工神经元和 1.3 亿个突触，此外还附有三个管理 Lakemont 核心用于任务编排。特殊的是，Loihi 拥有可编程微码学习引擎，可在片上演习异步脉冲神经网络（SNN）——这是一种将韶光结合进模型操作的分外 AI 模型，可以让模型的不同组件不会同时被输入处理。SNN 被认为可以高效实现自适应修正、基于事宜驱动和细粒度平行打算。
Pohoiki Beach 由 64 个较小的 Loihi 芯片组成，可仿照约 830 万个神经元。这个数字和一些小型啮齿动物的大脑差不多。
在硬件之上，英特尔还供应了 Loihi 开拓工具链：包括 Loihi Python API、编译器和一组用于在 Loihi 上构建和实行 SNN 的实行库。这些工具供应了自定义构建神经、突触打算图的方法，可调度诸如衰减韶光、突触权重、脉冲阈值等变量，也可通过自定义学习规则注入外部脉冲来仿照打算图。
英特尔称，与传统处理器比较，Loihi 处理信息的速率要快上 1000 倍，而效率则要高上 1 万倍。在处理某些类型的优化问题上，神经形态处理器的速率和能效要比普通 CPU 强三个数量级以上。此外，英特尔还表示 Loihi 在扩展 50 倍时，在担保算力的环境下仅需增加 30% 的能耗——而常规架构的芯片须要 50 倍能耗。在进行同步定位和映射等操作时，新的芯片比常规 CPU 节省 100 倍能耗。
与人脑中的神经元类似，Loihi 拥有数字轴突用于向附近神经元发送电旗子暗记，也有树突用于吸收旗子暗记，在两者之间还有用于连接的突触。英特尔表示，基于这种芯片的系统已经被用于仿照皮肤的触觉感应、掌握假腿和玩桌上足球等任务。
由于效率颇高，Pohoiki Beach 和 Loihi 有望成为人工智能算法发展的新动力。英特尔称，新形态的芯片可以在图像识别、自动驾驶和自动化机器人等方面带来巨大技能提升。
「利用 Loihi，我们可以在运行实时深度学习基准测试时比 GPU 节省 109 倍的能耗，而与专用的物联网推理硬件比较，神经形态芯片也节约了 5 倍能耗，」Applied Brain Research 联合首席实行官、滑铁卢大学教授 Chris Eliasmith 表示，他们的团队正在利用 Loihi 进行研究。
英特尔表示，今年晚些时候，它将推出一个更大的 Loihi 系统——Pohoki Springs，该系统将拥有超过 1 亿神经元、1 万亿个突触，估量包含 768 颗芯片、1.5 万亿个晶体管。下一代神经形态系统将供应「前所未有的」性能和效率。
此外，Santa Clara 公司将连续通过英特尔神经形态研究社区（Intel Neuromorphic Research Community）为用户供应访问其 Loihi 云系统和 Kapoho Bay（基于 Loihi 的 USB 形状因子系统）的权限。
参考内容：
https://venturebeat.com/2019/07/15/intels-pohoiki-beach-is-a-neuromorphic-computer-capable-of-simulating-8-million-neurons/
https://www.tomshardware.com/news/intel-neuromorphic-loihi-ai-nuerons,39903.html
https://www.pcmag.com/news/369532/intels-latest-chip-mimics-the-way-your-brain-works
