Нейроморфные чипы: Loihi, TrueNorth и другие

Нейроморфные процессоры — это аппаратура, спроектированная специально для импульсных сетей. Вместо классической схемы «процессор отдельно, память отдельно» вычисления и память распределены по множеству небольших ядер, моделирующих нейроны и синапсы.
TrueNorth
Исследовательский чип IBM TrueNorth (статья в Science, 2014) содержит около 1 млн нейронов и 256 млн синапсов на 4096 ядрах, около 5,4 млрд транзисторов. В демонстрации многообъектного обнаружения на видео 400×240 при 30 кадр/с чип потреблял порядка 63 мВт.
Loihi и Loihi 2
Первый Loihi (Davies et al., IEEE Micro, 2018) — 128 нейроморфных ядер на техпроцессе 14 нм, площадью около 60 мм² и примерно 2,07 млрд транзисторов; на чипе порядка 128–130 тыс. нейронов. Предкремниевые оценки при 0,75 В давали около 1,7 пДж на спайк внутри тайла и минимум 23,6 пДж на синаптическую операцию.
Loihi 2 (краткий технический бриф Intel, 2021) выполнен на процессе Intel 4, занимает около 31 мм², содержит около 2,3 млрд транзисторов, 128 нейроморфных ядер и до 1 млн нейронов / 120 млн синапсов на чип.
Есть и академические платформы, например SpiNNaker (Манчестерский университет) — массово-параллельная система для крупномасштабного моделирования импульсных сетей.
Общая идея всех этих систем — событийность: вычисления происходят только тогда, когда приходит спайк. Если ничего не происходит, чип почти не тратит энергию. Пока такие процессоры в основном исследовательские, но интерес к ним растёт — особенно для автономных устройств.