TrueNorth — исследовательский проект нейроморфического процессора второго поколения от компании IBM . Микрочип TrueNorth был разработан к лету 2014 года в рамках программы DARPA SyNAPSE . Процессор имеет неклассическую архитектуру (не основан на архитектуре фон Неймана ) и вдохновлен некоторыми моделями работы неокортекса .

Характеристики

Чип TrueNorth изготовлен по планарной полупроводниковой технологии по техпроцессу 28 нм на заводе Samsung. Он содержит 5.4 миллиарда транзисторов (что делает его одним из крупнейших на момент выпуска), с помощью которых реализованы:

• один миллион эмулируемых «нейронов»
• 256 миллионов эмулируемых связей между нейронами — «синапсов».
• около 400 мегабит SRAM памяти (приблизительно 50 мегабайт)

Для организации такого количества элементов использовалось 4096 блоков («ядер») в двухмерном массиве размером 64 на 64. Каждый блок («ядро») содержит планировщик, модуль управления токенами, около 100 килобит SRAM памяти для хранения состояния «синапсов» и «нейронов», модуль коммуникации с соседними ядрами (маршрутизатор, router), и логическую реализацию «нейронов» , которая позволяет каждому блоку моделировать 256 «нейронов» с частотой 1 кГц . Чип построен по асинхронной технологии, созданной в Cornell University.

Моделируются «нейроны» с двоичным состоянием ( ; ). Вес каждого синапса кодируется 2 битами. То есть, фактически, синапс может быть возбуждающим (с фиксированным для данного нейрона весом), тормозным (тоже - с одним и тем же весом для всех синапсов одного нейрона) или отсутствующим. Синаптические связи имеют 4-битную временную задержку.

Энергопотребление чипа составляет 70—100 милливатт (при анализе видео 400×240 30 fps), производительность систем на базе чипа оценивается авторами в 46 млрд «синаптических операций в секунду на ватт»

Применение

TrueNorth подходит для исполнения рекуррентных нейронных сетей , которые могут применяться для классификации различной информации, в том числе, изображений, речи и видео.

Для программирования TrueNorth используется новый объектно-ориентированный язык Corelet.

Примечания

Литература

• (англ.) . IBM (август 2014). Дата обращения: 9 августа 2014.
• (англ.) . IBM, DARPA. Дата обращения: 9 августа 2014.
• // Science 8 August 2014: Vol. 345 no. 6197 pp. 668—673 (англ.) (платн.) ,
• Real-Time Scalable Cortical Computing at 46 Giga-Synaptic OPS/Watt with ~100x Speedup in Time-to-Solution and ~100,000x Reduction in Energy-to-Solution // Proceedings of Supercomputing 2014, November 2014 ( )
• // Neural Networks (IJCNN), The 2012 International Joint Conference on, (описание первого поколения нейроморфического процессора IBM)

Ссылки

• // IBM Research, Aug 7, 2014 (видео) (англ.)
• // Phys.org, AFP, Aug 07, 2014 by Rob Lever (англ.)
• // Tom's Hardware, 08 августа 2014 (рус.)
• // Lenta.ru (рус.)