Intel afslører neuromorfisk chipdesign

Hjernen er den mest ekstraordinære af computermaskiner. Den udfører rutinemæssige opgaver, der ville stege kredsløbene af de mest kraftfulde supercomputere på planeten: at gå, tale, genkende, analysere og så videre.

Og hvor supercomputere kræver nok juice til at drive en lille by, udfører den menneskelige hjerne alt sit arbejde ved at bruge lidt mere end energien i en skål grød.

Så det er ikke overraskende, at dataloger gerne vil forstå hjernen og kopiere dens evner. Der er dog et problem. Hjernen er bygget af neuroner, og disse fungerer på en ret anderledes måde end de siliciumtransistorbaserede kredsløb, der ligger under motorhjelmen på konventionelle chips.

Dataloger kan selvfølgelig simulere neuronernes opførsel, og hvordan de hænger sammen på konventionelle computere. Men dette er en dybt spild proces, der ikke er i stand til at udnytte den delvise bearbejdning og netværkseffekter, som hjernen tydeligvis gør brug af, og som æder kraft i processen.

Så kapløbet er i gang med at udvikle en anden slags chip, der mere præcist efterligner den måde, hjernen fungerer på. Såkaldte neuromorfe chips skal bygges af enheder, der opfører sig som neuroner - med andre ord transmitterer og reagerer de på information, der sendes i spidser i stedet for i en kontinuerligt varierende spænding.

(En grund til, at hjernen er så strømeffektiv, er, at neurale spidser kun oplader en lille brøkdel af en neuron, mens de rejser. Derimod holder konventionelle chips hver eneste transmissionslinje på en bestemt spænding hele tiden.)

I dag afslører Charles Augustine ved Intels Circuit Research Laboratory i Hillsboro, Oregon, og et par venner deres design til en neuromorf chip.

De baserer deres design på to teknologier: laterale spinventiler og memristorer. Laterale spin-ventiler er små magneter forbundet via metaltråde, der kan skifte orientering afhængigt af spindet af elektronerne, der passerer gennem dem. Vi har kigget på memristorer mange gange på denne blog. Disse er grundlæggende elektroniske enheder, der fungerer som modstande med hukommelse.

Augustine og co hævder, at den arkitektur, de har designet, fungerer på samme måde som neuroner og derfor kan bruges til at teste forskellige måder at reproducere hjernens bearbejdningsevne.

Prikken over i'et, siger de, er, at spin-ventiler fungerer ved terminalspændinger målt i milliVolt, det er betydeligt mindre end konventionelle chips.

De hævder, at dette udmønter sig i en dramatisk energibesparelse. Vi viser, at de spin-baserede neuromorfe designs kan opnå 15X-300X lavere beregningsenergi, siger de. (Hvad de faktisk mener er, at de 'fortæller' os, at denne form for besparelse er mulig, da der ikke er meget i vejen for en demonstration i deres papir.)

De siger også, at det nye design er ideelt egnet til den slags behandlingsopgaver, som hjerner udfører ret godt: analog-data-sensing, kognitiv-computing, associativ hukommelse og så videre.

Intels nye chipdesign ser bestemt ud til at være en forbedring i forhold til eksisterende, men det er stadig størrelsesordener væk fra den beregningsmæssige effektivitet, som rigtige neuroner opnår.

Det er klart, at de seneste fremskridt inden for memristorteknologi og spintronics muliggør helt nye måder at designe chips på. Der er dog lang vej igen, før syntetiske systemer kan begynde at matche de naturlige systemers evner.

Ref: arxiv.org/abs/1206.3227 : Forslag til neuromorf hardware ved hjælp af spin-enheder

skjule