《電子技術(shù)應(yīng)用》
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IBM展示“大腦”芯片 內(nèi)置100萬(wàn)個(gè)數(shù)字神經(jīng)元

2016-09-28
關(guān)鍵詞: IBM TrueNorth 深度學(xué)習(xí)

       研發(fā)一臺(tái)計(jì)算機(jī),讓它像人類一樣做決策,,擁有人類一樣的智力,,這是IBM正在考慮的事,,現(xiàn)在它朝著目標(biāo)前進(jìn)了一大步。

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  IBM開發(fā)了一款名叫TrueNorth的芯片,,它可以模擬人類大腦的功能,。IBM正在測(cè)試芯片,借此證明它與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)相比有多快,、有多節(jié)能,。

  正面對(duì)決結(jié)果讓人印象深刻。IBM表示,,TrueNorth可以調(diào)用深度學(xué)習(xí)技術(shù),,通過(guò)關(guān)聯(lián)分析和判斷可能性做決策,像人類大腦一樣,。與擁有相同目的的其它計(jì)算機(jī)相比,新計(jì)算機(jī)消耗的能源更少,。

  IBM在博客中表示,,TrueNorth芯片具備學(xué)習(xí)和計(jì)算能力,,它創(chuàng)造了一種可能能,我們可以將智力嵌入所有的計(jì)算設(shè)備中,,包括物聯(lián)網(wǎng),、智能手機(jī)、機(jī)器人,、汽車,、云計(jì)算、超級(jí)計(jì)算,。

  今年早些時(shí)候,,IBM曾經(jīng)展示過(guò)芯片,當(dāng)時(shí)芯片裝進(jìn)了一臺(tái)名叫NS16e的計(jì)算機(jī)中,,它是模仿人類大腦開發(fā)的,。計(jì)算機(jī)可以識(shí)別圖片、語(yǔ)音和模式,,這些功能是通過(guò)處理單元的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的,。

  人類大腦有1000億個(gè)神經(jīng)元,它們可以通過(guò)數(shù)萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)節(jié)點(diǎn)(突觸)彼此溝通,。其中,,視皮質(zhì)可以識(shí)別視覺(jué)信息,其它部分負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)機(jī)能,。

  和大腦一樣,,NS16e擁有“數(shù)字神經(jīng)元”,只是數(shù)量少很多,,系統(tǒng)中包括了16顆TrueNorth芯片,。每一顆TrueNorth芯片擁有100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元,2.56億突觸,,它們通過(guò)電路彼此聯(lián)系,。NS16e安裝了重新設(shè)計(jì)的內(nèi)存、計(jì)算和通信子系統(tǒng),,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,,能耗低很多。

  IBM曾經(jīng)表示,,TrueNorth處理器可以按每秒1200-2600幀的速度給圖片數(shù)據(jù)分類,,消耗的能源只有25-275毫瓦。處理器還可以識(shí)別圖片模式,,這些圖片是用50-100個(gè)攝像頭生成的,,每秒24幀。如果將芯片安裝到手機(jī)中,,它也可以具備這種能力,,幾天不用充電,。

  和今天的服務(wù)器相比,新芯片能耗低很多,,今天的服務(wù)器依賴于傳統(tǒng)芯片,,比如GPU、CPU,、FPGA,,企業(yè)用這些組件來(lái)識(shí)別圖片和語(yǔ)音。Facebook,、谷歌,、微軟、百度用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí),,通過(guò)解析與圖片,、語(yǔ)音識(shí)別有關(guān)的答案來(lái)學(xué)習(xí)。這些深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)一般是由GPU驅(qū)動(dòng)的,,功率超過(guò)150瓦,。

  TrueNorth擁有算法和深度學(xué)習(xí)模型,包括識(shí)別模式,,可以將過(guò)去和現(xiàn)有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái),。IBM為不同的深度學(xué)習(xí)模型開發(fā)了相對(duì)應(yīng)的算法,但是芯片可以應(yīng)用于現(xiàn)有系統(tǒng),,比如MatConvNet,。從本質(zhì)上講,開發(fā)者可以用MatConvNet開發(fā)學(xué)習(xí)模型,,TrueNorth負(fù)責(zé)后臺(tái)處理工作,。開發(fā)者沒(méi)有必要直接接觸TrueNorth。

  IBM的策略和早期的游戲開發(fā)有點(diǎn)類似,,最開始時(shí)程序員并不接觸GPU,,因?yàn)榇蠖嗳瞬⒉恢廊绾卫眯酒墓δ堋W罱?,Vulkan替換了OpenGL API,,將GPU功能直接展示給程序員看,如此一來(lái),,他們就可以更好利用芯片的功能,。

  深度學(xué)習(xí)的潛力已經(jīng)在無(wú)人駕駛汽車上得到體現(xiàn),強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)引導(dǎo)汽車安全行進(jìn),,正確識(shí)別信號(hào),、車道、其它對(duì)象,。和汽車,、服務(wù)器中的芯片一樣,,TrueNorth會(huì)在每一個(gè)神經(jīng)元上進(jìn)行低級(jí)處理,,然后將結(jié)果匯總,,從而識(shí)別圖像中的對(duì)象,或者識(shí)別一種聲音,。Nvidia,、英特爾的芯片也采用了相同的技術(shù),但是它們的芯片能耗比TrueNorth高了很多,。

  目前TrueNorth芯片仍然處在發(fā)展初期,。IBM計(jì)劃研發(fā)一臺(tái)計(jì)算機(jī),它安裝TrueNorth芯片,,規(guī)格跟人類大腦相當(dāng),,但是IBM面臨一定的挑戰(zhàn),主要是因?yàn)檫@臺(tái)計(jì)算機(jī)太龐大,,要開發(fā)算法和應(yīng)用有些困難,。

  從2004年開始IBM就在研發(fā)大腦式芯片,2009年,,計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以模擬貓的大腦,。2011年IBM開發(fā)出原型芯片,它擁有256個(gè)數(shù)字神經(jīng)元,,具有模式識(shí)別能力,。如果要真正開發(fā)一臺(tái)計(jì)算機(jī),讓它模擬人類大腦,,還要等很長(zhǎng)的時(shí)間,。

  IBM還在開發(fā)量子計(jì)算機(jī),它可以替代現(xiàn)有PC和服務(wù)器,,現(xiàn)有設(shè)備采用的設(shè)計(jì)已經(jīng)很老了,,用了幾十年。還有一些企業(yè)和機(jī)構(gòu)也在開發(fā)可以模擬人腦的芯片,,比如惠普企業(yè)(Hewlett Packard Enterprise),、斯坦福大學(xué)、德國(guó)海德堡大學(xué),、英國(guó)曼徹斯特大學(xué),。

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