英特尔：效率达CPU一万倍的神经形态芯片发布

近日，英特尔(Intel)官方宣布，英特尔研发一款名为“Pohoiki Beach”的新型神经形态芯片系统产品，该芯片系统是受人类大脑思维方式所启发，将生物大脑原理应用于计算机体系结构。

人类大脑由 860 亿个互相连接的神经元组成，英特尔最近推出的类脑芯片系统 Pohoiki Beach 向“模拟大脑”这一目标前进了一大步，这是一个拥有800万人工神经元的计算机系统。

据英特尔介绍说，与通用CPU相比，Pohoiki Beach系统能将处理AI算法的速度提升1000倍，效率提升10000倍，可用于自动驾驶、电子机器人的皮肤和假肢等场景中。

想了解Pohoiki Beach，还得先从英特尔此前推出的Loihi芯片开始。

这是一种神经形态芯片，可以通过数字电路来模拟人类大脑的功能，可以从环境反馈中直接学习，因此具备一定的自主学习能力。

Loihi内部由128个计算核心组成，每个核心有1024个“神经元”，总计超过13万个神经元和1.3亿个突触链接，和大脑的神经元一样，它们可以调整相互之间的联系，以适应新的任务。

从神经元数量上讲，Loihi比龙虾的大脑还要复杂一点。不过与人脑相比还相去甚远，人脑由超过1000亿个神经元组成。

此外还附有三个管理 Lakemont 核心用于任务编排。特别的是，Loihi 拥有可编程微码学习引擎，可在片上训练异步脉冲神经网络（SNN）——这是一种将时间结合进模型操作的特殊 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改、基于事件驱动和细粒度平行计算。

而这个Pohoiki Beach系统，就由64个英特尔Loihi芯片组成，它们被安装在一块“Nahuku”板上，每个板上有8到32个Loihi芯片。

因此，Pohoiki Beach系统包含多个Nahuku板，可以与英特尔的Arria 10 FPGA开发套件连接。

英特尔表示，与传统CPU相比，Loihi处理信息的速度提高了1000倍，效率提高了10000倍，在某些类型的优化问题上，速度和能效比CPU提高了三个数量级以上。

此外，英特尔还表示将Loihi扩展50倍，保证算力，只增加了30%的能耗，而常规架构的芯片需要50倍能耗。

英特尔表示，Pohoiki Beach将非常擅长神经类任务，包括稀疏编码、路径规划、同步定位和映射等，这都是用于自动驾驶，机器人室内测绘和高效传感系统等所有算法。

英特尔实验室总经理Rich Uhlig表示，已经超过60个在英特尔的合作伙伴使用这个系统了，用此来解决复杂的计算密集型问题。

因为效率颇高，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术提升。

“使用 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相比，神经形态芯片也节约了 5 倍能耗，”Applied Brain Research 联合首席执行官、滑铁卢大学教授 Chris Eliasmith 表示，他们的团队正在使用 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，预计包含 768 颗芯片、1.5 万亿个晶体管。下一代神经形态系统将提供“前所未有的”性能和效率。