211service.com
Intel onthult neuromorf chipontwerp
De hersenen zijn de meest bijzondere computermachines. Het voert routinematig taken uit die de circuits van de krachtigste supercomputers ter wereld zouden verbranden: lopen, praten, herkennen, analyseren enzovoort.
En waar supercomputers genoeg sap nodig hebben om een kleine stad van stroom te voorzien, doet het menselijk brein al zijn werk met weinig meer dan de energie in een kom pap.
Het is dus geen verrassing dat computerwetenschappers de hersenen willen begrijpen en het vermogen ervan willen kopiëren. Er is echter een probleem. De hersenen zijn opgebouwd uit neuronen en deze werken op een heel andere manier dan de op siliciumtransistor gebaseerde circuits die onder de motorkap van conventionele chips liggen.
Natuurlijk kunnen computerwetenschappers het gedrag van neuronen simuleren en hoe ze met elkaar verbonden zijn op conventionele computers. Maar dit is een enorm verspillend proces dat niet in staat is om de gedeeltelijke verwerking en netwerkeffecten te benutten waar de hersenen duidelijk gebruik van maken en dat tijdens het proces kracht opslokt.
Dus de race is begonnen om een ander soort chip te ontwikkelen die nauwkeuriger de manier waarop de hersenen werken nabootst. Zogenaamde neuromorfe chips moeten worden opgebouwd uit apparaten die zich gedragen als neuronen - met andere woorden, ze verzenden en reageren op informatie die in pieken wordt verzonden in plaats van in een continu variërende spanning.
(Een van de redenen waarom de hersenen zo energiezuinig zijn, is dat neurale pieken slechts een klein deel van een neuron opladen terwijl ze reizen. Conventionele chips daarentegen houden elke transmissielijn de hele tijd op een bepaald voltage.)
Vandaag onthullen Charles Augustine van Intel's Circuit Research Laboratory in Hillsboro, Oregon, en een paar vrienden hun ontwerp voor een neuromorfische chip.
Ze baseren hun ontwerp op twee technologieën: laterale spinkleppen en memristors. Laterale spinkleppen zijn kleine magneten die zijn verbonden via metalen draden die van richting kunnen veranderen afhankelijk van de spin van de elektronen die er doorheen gaan. We hebben op deze blog vaak naar memristors gekeken. Dit zijn fundamentele elektronische apparaten die werken als weerstanden met geheugen.
Augustine en co stellen dat de architectuur die ze hebben ontworpen op dezelfde manier werkt als neuronen en daarom kan worden gebruikt om verschillende manieren te testen om het verwerkingsvermogen van de hersenen te reproduceren.
De kers op de taart, zeggen ze, is dat spinventielen werken op klemspanningen gemeten in milliVolt, dat is aanzienlijk minder dan conventionele chips.
Ze beweren dat dit zich vertaalt in een dramatische energiebesparing. We laten zien dat de op spin gebaseerde neuromorfische ontwerpen 15X-300X lagere rekenenergie kunnen bereiken, zeggen ze. (Wat ze eigenlijk bedoelen, is dat ze ons 'vertellen' dat dit soort besparing mogelijk is, omdat er weinig demonstratie in hun krant staat.)
Ze zeggen ook dat het nieuwe ontwerp bij uitstek geschikt is voor het soort verwerkingstaken dat hersenen redelijk goed doen: analoog-gegevensdetectie, cognitief computergebruik, associatief geheugen enzovoort.
Het nieuwe chipontwerp van Intel lijkt zeker een verbetering te zijn ten opzichte van de bestaande, maar het is nog steeds orden van grootte verwijderd van de rekenefficiëntie die echte neuronen bereiken.
Het is duidelijk dat recente ontwikkelingen in memristortechnologie en spintronica geheel nieuwe manieren mogelijk maken om chips te ontwerpen. Er is echter nog een lange weg te gaan voordat synthetische systemen de capaciteiten van natuurlijke kunnen evenaren.
Referentie: arxiv.org/abs/1206.3227 : Voorstel voor neuromorfe hardware met behulp van spin-apparaten