Автор: 
Американские исследователи разработали компьютерный чип, который может стать ускорителем искусственного интеллекта. Он работает быстрее и потребляет гораздо меньше энергии. Массивный процессорный чип под названием NorthPole избавлен от необходимости частого обращения к внешней памяти и выполняет такие задачи, как распознавание образов, быстрее, чем существующие архитектуры. Исследование опубликовано в журнале Science.
NorthPole работает с нейронными сетями — многослойными массивами простых вычислительных блоков, запрограммированных для распознавание закономерностей в данных. Нижний слой принимает данные, например, пиксели изображения, а каждый последующий слой обнаруживает закономерности всё большей сложности и передаёт информацию следующему слою. На верхнем уровне формируется выходной сигнал, который может выражать вероятность того, что на изображении присутствует кошка, автомобиль или другие объекты.
Сегодня многие микросхемы могут эффективно выполнять эти вычисления, но при этом им приходится использовать внешнюю (оперативную) память, всякий раз, когда они вычисляют слой. Такая передача данных между чипами замедляет работу. Это явление известно как «бутылочное горлышко архитектуры фон Неймана», по имени математика Джона фон Неймана, который впервые придумал стандартную архитектуру компьютеров, в которой вычислительный блок и блок памяти разделены. «Бутылочное горлышко» является одним из наиболее существенных факторов, замедляющих работу компьютерных приложений, в том числе и искусственного интеллекта. Оно также приводит к неэффективному использованию энергии. По оценкам учёных, для моделирования человеческого мозга на такой архитектуре может потребоваться мощность, эквивалентная мощности 12 ядерных реакторов.
NorthPole состоит из 256 вычислительных блоков, или ядер, каждое из которых содержит собственную память. Ядра соединены между собой сетью, подобной белому веществу мозга, соединяющему участки коры головного мозга человека. Благодаря этому и другим принципам NorthPole опережает существующие машины в стандартных эталонных тестах на распознавание изображений. Кроме того, он потребляет в пять раз меньше энергии, чем современные чипы искусственного интеллекта, несмотря на то, что не использует самые современные и миниатюрные производственные процессы. По оценкам авторов, если бы конструкция NorthPole была реализована с использованием самого современного технологического процесса, её эффективность была бы в 25 раз выше, чем у современных разработок.
