Лаборатория IBM Research в Калифорнии разрабатывает прототип чипа под названием NorthPole, основанный на архитектуре человеческого мозга. Он обещает значительно повысить эффективность компьютеров и создать системы, не зависящие от облачных вычислений.
Удивительно, насколько сильно наш мир связан с прошлым, что приводит к возникновению всевозможных загадок. Посмотрите на клавиатуру компьютера, и вы столкнетесь с запутанной путаницей букв, из-за которой набирать текст становится сложнее. Это пережиток времен механических пишущих машинок, когда дизайнеры намеренно замедляли скорость печати, чтобы избежать заклинивания механизма.
Вы можете легко найти множество других примеров. Есть мосты, построенные на месте старых бродов, использовавшихся для переправы через реки. Мы до сих пор называем «телефонами» вещи, которые лишь эпизодически обеспечивают голосовую связь. А некоторые до сих пор наливают молоко в чашку перед чаем, потому что когда-то наоборот, дешевый фарфор треснул.
То же самое относится и к компьютерам. Гигантские ранние мейнфреймы представляли собой сложную смесь технологий, и единственный способ заставить их работать должным образом заключался в том, чтобы разделить такие функции, как управление, логику и память, на отдельные блоки, при этом система перемещала данные из одного блока в другой как часть процесс.
Чип NorthPole на карте PCIe IBM
В результате, восемь десятилетий спустя, инженеры все еще собирают компьютеры на основе этой исторической схемы, теперь известной как архитектура фон Неймана в честь пионера вычислений Джона фон Неймана. Это также создало так называемое узкое место фон Неймана, вызванное всеми этими перемещениями между устройствами.
По данным IBM, на разработку прототипа чипа NorthPole ушло два десятилетия, и ему удалось обойти фон Неймана. Ноймана удалось устранить с помощью пары умных инноваций. Один из них заключался в том, чтобы взять за основу архитектуру человеческого мозга, который гораздо более энергоэффективен, чем любой компьютер, и создать то, что IBM называет «слабым представлением мозга в зеркале кремниевой пластины».
По сути, руководитель проекта Дхармендра Модха использовал архитектуру нейронного вывода, которая действует как цифровые синапсы, для объединения того, что когда-то было отдельными функциями. Это позволило инженерам переместить память на сам процессор, а затем стереть грань между памятью и обработкой.
Эта новая архитектура не только ускоряет работу чипа с его 22 миллиардами транзисторов и 256 ядер, что делает его в 25 раз более эффективным, но также сокращает потери энергии, устраняя необходимость в сложных системах охлаждения, необходимых для высокопроизводительных систем.
В настоящее время NorthPole не является чипом общего назначения. Часть его улучшений была достигнута за счет специализации его функций. Однако у него есть потенциал для удвоения или даже четырехкратного увеличения операций, открывая путь к созданию сети на кристалле, способной выполнять любые задачи, которые сегодня требуют доступа к огромным облачным серверам.
Из-за его конструкция NorthPole (пока) не подходит для искусственного интеллекта, но его огромная способность вывода открывает широкий спектр военных и гражданских приложений, включая независимые системы, которые могут самостоятельно обрабатывать большие объемы данных для распознавания лиц и классификации изображений. , обработку естественного языка, распознавание речи и гораздо более надежные системы автономного вождения. Кроме того, повышенная тепловая эффективность означает, что закон Мура, возможно, получил временную отсрочку, открывая путь к меньшим и более мощным чипам.
Исследование было опубликовано в журнале Science.
