英特爾神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)：64 顆 Loihi 芯片，集成 1320 億個(gè)晶體管

2017年9月，Intel發(fā)布了全新的神經(jīng)擬態(tài)芯片“Loihi”，之后不斷取得新的突破和進(jìn)展，還成立了Intel神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)(INRC)，推動(dòng)神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算的發(fā)展。

現(xiàn)在，Intel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(wàn)個(gè)神經(jīng)元、80億個(gè)突觸。

Intel Loihi芯片采用14nm工藝制造，集成21億個(gè)晶體管，核心面積60平方毫米，內(nèi)部集成3個(gè)Quark x86 CPU核心、128個(gè)神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算核心、13萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元、1.3億個(gè)突觸，并有包括Python API在內(nèi)的編程工具鏈支持。

這種芯片不采用傳統(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)。

Intel宣稱，在稀疏編碼、圖式搜索、路徑規(guī)劃、同時(shí)定位和建圖(SLAM)、約束滿足問(wèn)題等特定應(yīng)用中，Loihi要比傳統(tǒng)CPU速度快最多1000倍，能效高最多10000倍。

最新的64芯片系統(tǒng)已分享給60多個(gè)INRC生態(tài)合作伙伴。有測(cè)試表明，運(yùn)行實(shí)時(shí)深度學(xué)習(xí)基準(zhǔn)測(cè)試的時(shí)候，它的功耗比傳統(tǒng)CPU低了足有109倍，對(duì)比特制的IoT推理硬件功耗也低了5倍，而且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大50倍后仍能維持實(shí)時(shí)性能，功耗僅增加30%，IoT硬件的話功耗會(huì)增加5倍以上，并失去實(shí)時(shí)性。

按照計(jì)劃，Intel今年底將做到1億個(gè)神經(jīng)元、10000億個(gè)突觸，預(yù)計(jì)會(huì)有768顆芯片、1.5萬(wàn)億個(gè)晶體管。

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(guò)20億個(gè)神經(jīng)元(人類大腦有大約860億個(gè))，不過(guò)Intel并不打算真的這么做。