原標(biāo)題：重磅！美國科技巨頭宣布！計(jì)算機(jī)終于有了“嗅覺”了！

人類大腦由 860 億個(gè)互相連接的神經(jīng)元組成。科學(xué)家們希望在芯片中也能盡可能多的復(fù)制這種連接。

剛剛，美國科技巨頭英特爾宣布推出其最新神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng) Pohoiki Springs，首次將計(jì)算能力擴(kuò)展到了 1 億個(gè)，將 Loihi 的神經(jīng)容量增加到一個(gè)小型哺乳動(dòng)物大腦的大小。(1只瓢蟲的大腦大約有25萬到50萬神經(jīng)元，蟑螂大腦約有100萬神經(jīng)元，斑馬魚大腦約有1000萬神經(jīng)元。)

英特爾將神經(jīng)擬態(tài)研究系統(tǒng)擴(kuò)展至1億個(gè)神經(jīng)元

3月19日，英特爾宣布其最新的神經(jīng)擬態(tài)研究系統(tǒng)Pohoiki Springs已準(zhǔn)備就緒，將提供1億個(gè)神經(jīng)元的計(jì)算能力。英特爾表示，將向包括美國哈佛大學(xué)、康奈爾大學(xué)等在內(nèi)的英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)(INRC)的成員提供這一基于云的系統(tǒng)，以擴(kuò)展其神經(jīng)擬態(tài)工作來解決更大規(guī)模且更復(fù)雜的問題。

神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算是英特爾為應(yīng)對(duì)計(jì)算領(lǐng)域非結(jié)構(gòu)化、有噪聲數(shù)據(jù)日益增加等挑戰(zhàn)而研發(fā)的新的計(jì)算機(jī)架構(gòu)。其目標(biāo)是應(yīng)用神經(jīng)科學(xué)的最新見解，來創(chuàng)造作用方式更類似于人腦的芯片而非傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的芯片。神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)在硬件層面上復(fù)制了神經(jīng)元組織、通信和學(xué)習(xí)方式。英特爾認(rèn)為其神經(jīng)擬態(tài)研究芯片Loihi和未來的神經(jīng)擬態(tài)處理器將定義一種新的可編程計(jì)算模式，可以滿足世界對(duì)普及型智能設(shè)備日益增長的需求。

英特爾神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室主任Mike Davies介紹稱：“Pohoiki Springs將Loihi神經(jīng)擬態(tài)研究芯片擴(kuò)展了750倍以上，同時(shí)以低于500瓦的功率運(yùn)行。當(dāng)前，一些工作負(fù)載在傳統(tǒng)架構(gòu)上運(yùn)行緩慢。而Pohoiki Springs系統(tǒng)則讓我們的研究合作伙伴能夠探索加速處理這些工作負(fù)載的方法。”

Pohoiki Springs是一個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)架式系統(tǒng)，是英特爾迄今為止開發(fā)的最大規(guī)模的神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算系統(tǒng)。它將768塊Loihi神經(jīng)擬態(tài)研究芯片集成在5臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器大小的機(jī)箱中。

圖丨 Pohoiki Springs(來源：英特爾)

數(shù)據(jù)中心機(jī)架式系統(tǒng)Pohoiki Springs

Loihi處理器的設(shè)計(jì)思路來源于人腦。與大腦一樣，Loihi能用比傳統(tǒng)處理器快1000倍的速度和高10000倍的效率處理特定要求的工作負(fù)載。而Pohoiki Springs則是擴(kuò)展Loihi架構(gòu)的下一步，可用于評(píng)估其解決人工智能(AI)問題以及一系列計(jì)算難題的潛力。英特爾研究人員認(rèn)為，與當(dāng)今先進(jìn)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)擁有超級(jí)并行性和異步信號(hào)傳輸能力，可在降低功耗的同時(shí)提升性能。

據(jù)介紹，Pohoiki Springs擁有1億個(gè)神經(jīng)元，它將Loihi的神經(jīng)容量增加到一個(gè)小型哺乳動(dòng)物大腦的大小。而這是向支持更大、更復(fù)雜的神經(jīng)擬態(tài)工作負(fù)載的道路上邁出的重要一步。該系統(tǒng)為需要實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)處理新方法的自主、互聯(lián)的未來奠定了基礎(chǔ)。

英特爾方面表示，目前Pohoiki Springs等神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)仍處于研究階段，其設(shè)計(jì)目的并非取代傳統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)，而是為研究人員提供一個(gè)工具來開發(fā)和表征新的神經(jīng)啟發(fā)算法，用于實(shí)時(shí)處理、問題解決、適應(yīng)和學(xué)習(xí)。INRC成員將使用英特爾Nx SDK和社區(qū)貢獻(xiàn)的軟件組件，通過云訪問在Pohoiki Springs上構(gòu)建應(yīng)用程序。(科學(xué)網(wǎng))

Intel神經(jīng)擬態(tài)芯片有了“嗅覺”：準(zhǔn)確率3000倍于傳統(tǒng)方法

Intel研究院與美國康奈爾大學(xué)的研究人員在《自然-機(jī)器智能》(Nature Machine Intelligence)雜志上聯(lián)合發(fā)表了一篇論文，展示了在存在明顯噪聲和遮蓋的情況下，Intel神經(jīng)擬態(tài)研究芯片“Loihi”學(xué)習(xí)和識(shí)別危險(xiǎn)化學(xué)品的能力。

據(jù)介紹，Loihi只需要單一樣本，就可以學(xué)會(huì)識(shí)別每一種氣味，而且不會(huì)破壞它對(duì)先前所學(xué)氣味的記憶，展現(xiàn)出了極其出色的識(shí)別準(zhǔn)確率。

如果使用傳統(tǒng)方法，即便最出色的深度學(xué)習(xí)方案，要達(dá)到與Loihi相同的氣味分類準(zhǔn)確率，學(xué)習(xí)每一種氣味都需要3000倍以上的訓(xùn)練樣本。

Intel神經(jīng)擬態(tài)研究芯片Loihi

Intel研究院神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算小組高級(jí)研究科學(xué)家、擁有神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算博士學(xué)位的Nabil Imam介紹說，康奈爾大學(xué)負(fù)責(zé)研究動(dòng)物的生物嗅覺系統(tǒng)，并測(cè)量動(dòng)物聞到氣味時(shí)的腦電波活動(dòng)，然后Intel根據(jù)這些電路圖與電脈沖，導(dǎo)出一套算法，并將其配置在神經(jīng)擬態(tài)芯片上。

Imam帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)采用了一個(gè)由72個(gè)化學(xué)傳感器活動(dòng)組成的數(shù)據(jù)集，可對(duì)一個(gè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中循環(huán)的10種氣體物質(zhì)(氣味)作出反應(yīng)。傳感器對(duì)各種氣味的反應(yīng)被傳送至Loihi，由其芯片電路對(duì)嗅覺背后的大腦電路進(jìn)行模擬。

在研究人員的指導(dǎo)下，Loihi已經(jīng)迅速掌握了10種不同氣味的神經(jīng)表征，其中包括丙酮、氨和甲烷，而且即使有強(qiáng)烈的環(huán)境干擾也能準(zhǔn)確識(shí)別。

而傳統(tǒng)煙霧和一氧化碳探測(cè)器能使用傳感器來探測(cè)氣味，雖然能探測(cè)到空氣中的有害分子并發(fā)出警報(bào)，但無法對(duì)各種氣味進(jìn)行區(qū)分。

英特爾神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究科學(xué)家Nabil Imam表示：“我們正在Loihi上開發(fā)神經(jīng)算法，來模擬人類嗅到氣味時(shí)的大腦運(yùn)行機(jī)制。這項(xiàng)工作堪稱神經(jīng)科學(xué)與人工智能技術(shù)交叉領(lǐng)域的當(dāng)代研究典范，并且證實(shí)Loihi有望提供重要的感知能力，并惠及各行各業(yè)。”

Nabil Imam在位于美國加州圣克拉拉的神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室中手持一塊Loihi神經(jīng)擬態(tài)測(cè)試芯片

Intel Loihi神經(jīng)擬態(tài)芯片誕生于2017年9月，脫離傳統(tǒng)硅芯片的馮諾依曼計(jì)算模型，而是模仿人腦原理的神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算方式，并且是異步電路，不需要全局時(shí)鐘信號(hào)，而是使用異步脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SNN)，在特定應(yīng)用中要比傳統(tǒng)CPU速度快最多1000倍，能效高最多10000倍。

2019年7月，Intel又宣布了代號(hào)“Pohoiki Beach”的全新神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)，包含多達(dá)64顆Loihi芯片，集成了1320億個(gè)晶體管，總面積3840平方毫米，擁有800萬個(gè)神經(jīng)元、80億個(gè)突觸。

從理論上講，Loihi可以擴(kuò)展到最多16384顆芯片互連，那就是超過20億個(gè)神經(jīng)元——人類大腦有大約860億個(gè)神經(jīng)元。(快科技)返回搜狐，查看更多

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總結(jié)

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