Intel Loihi 2 - nowy układ z myślą o obliczeniach neuromorficznych jako pierwszy wykorzysta proces technologiczny Intel 4

Z pewnością większość z Was kojarzy Intela głównie jako producenta procesorów dla komputerów stacjonarnych oraz laptopów. Firma prowadzi jednak działania także na innych rynkach - w grę wchodzą m.in. układy dla bezprzewodowej sieci, pamięć Optane czy (wkrótce) karty graficzne. Intel ma jednak także możliwości i przede wszystkim pokłady motywacji, by rozwijać rynek układów, skierowanych do bardziej wyspecjalizowanych obliczeń. Tym razem mowa o obliczeniach neuromorficznych, których celem jest przetwarzanie różnych zadań nawet 1000 razy szybciej w porównaniu do konwencjonalnych procesorów. Intel ma już doświadczenie w tym zakresie, bowiem swego czasu wprowadzono układ Loihi oraz kompletny system badawczy Pohoiki Springs. Teraz producent ujawnia szczegóły na temat drugiej generacji neuromorficznego procesora - Loihi 2. Ma być znacznie wydajniejszy od pierwszej generacji.

Intel zaprezentował drugą generację układu Loihi, którego przeznaczeniem są obliczenia neuromorficzne. W porównaniu do pierwszej wersji, Loihi 2 umożliwia nie tylko wykonywanie znacznie większej liczby obliczeń jednocześnie, ale jest zarazem pierwszym układem, korzystającym z procesu technologicznego Intel 4.

Intel Horse Ridge - kriogeniczny układ do komputerów kwantowych

Już przy wprowadzeniu pierwszej generacji układu Loihi, Intel podkreślał, że inspiracją dla stworzenia tego neuromorficznego procesora jest działanie ludzkiego mózgu, czego skutkiem jest przetwarzanie skomplikowanych zadań w nieporównywalnie krótszym czasie w porównaniu do zwykłych procesorów. Intel Loihi 2 jest jeszcze bardziej złożonym układem, z nową architekturą pozwalającą na szybszą obsługę nowych klas algorytmów oraz aplikacji, które inspirowane są neuronami. Tak jak pierwszy układ Intel Loihi oferował łącznie 131 tysięcy neuronów, tak Loihi 2 oferuje maksymalnie milion neuronów. Co ciekawe, sama liczba neuromorficznych rdzeni pozostała niezmienna i wynosi 128. Różnica polega na 8-krotnym zwiększeniu gęstości upakowania neuronów we wszystkich rdzeniach.

Intel Mount Evans, Arrow Creek oraz Oak Springs Canyon - nowe rozwiązania z myślą o akceleracji usług w chmurze

Tak jak wspomnieliśmy przed momentem, Intel Loihi 2 posiada 128 neuromorficznych rdzeni, z kolei każdy z tych rdzeni posiada 192 KB elastycznej pamięci. Każdy neuron może mieć teraz przypisane do 4096 stanów działania w zależności od konkretnego modelu, podczas gdy pierwsza generacja układu Loihi osiągała limit stanów działania w liczbie 24 na każdy neuron. Poszczególne model neuronu może być teraz w pełni programowalny, podobnie jak FPGA, co pozwala na większą elastyczność. Dzięki rozbudowanej architekturze, procesor Loihi 2 ma pozwolić naukowcom na rozwój jeszcze bardziej skomplikowanych aplikacji opartych na neuronowych naukach, w celu przetwarzania zadań w czasie rzeczywistym, rozwiązywania naukowych problemów oraz wdrażania jeszcze bardziej zaawansowanych algorytmów głębokiego uczenia. W przypadku układu Loihi 2, sporym usprawnieniem jest także kwestia łączności. Pierwsza generacja procesora Intel Loihi wykorzystywała niestandardowy protokół asynchroniczny do tworzenia rozbudowanej sieci neuronów 2D. W przypadku Loihi 2, łączność może być skonfigurowana w celu skorzystania z różnych protokołów w zależności od potrzeba, jednocześnie umożliwiając tworzenie sieci neuronów w pełnym 3D.

Intel Ponte Vecchio - charakterystyka architektury wydajnego akceleratora graficznego przeznaczonego dla rynku HPC

Układ Intel Loihi 2 jest także znacznie mniejszy od swojego pierwowzoru. O ile pierwsza generacja zajmowała powierzchnię 60 mm², tak druga generacja odznacza się powierzchnią rzędu zaledwie 31 mm². Niemalże dwukrotnie mniejsza powierzchnia jest skutkiem wykorzystania niższego procesu technologicznego. Co ciekawe Intel Loihi 2 jest pierwszym procesorem, robiącym użytek z przedprodukcyjnej wersji litografii Intel 4. Jako że najlepszym rozwiązaniem na przetestowanie nowego procesu technologicznego jest użycie układu o niewielkiej powierzchni, zespół Intel Neuromorphic Computing Lab uznał, że Loihi 2 będzie odpowiednią bazą do dopracowania litografii Intel 4 z EUV, tym bardziej że cały układ w dalszym ciągu jest projektem badawczym, który w najbliższym czasie nie zacznie jeszcze na siebie zarabiać. Producent ma zatem czas, by spokojniej dopracować projekt, przy jednoczesnym usprawnianiu litografii Intel 4.

Wraz z neuromorficznym procesorem Intel Loihi 2, producent ujawnił także pakiet oprogramowania o nazwie LAVA, będący pakietem typu open source. Został przygotowany z myślą o wszystkich osobach, które zajmują się neuromorficznymi obliczeniami. Cały pakiet został zaprojektowany z zamiarem jego dalszego rozbudowywania oraz rozszerzania z pomocą społeczności neuromorficznej, będąc rozwiązaniem w pełni otwartym. LAVA zawiera niskopoziomowy interfejs służący do mapowania sieci neuronowych na sprzęcie wyposażonym w układy neuromorficzne. Wszystkie biblioteki oraz funkcje oprogramowania dostępne są poprzez wykorzystanie języka oprogramowania Python. LAVA będzie dostępna do darmowego użytku na licencji BSD-3 i LGPL-2.1 na GitHubie.