Нейроморфный процессор «Алтай»: будущее ИИ по-русски

Что такое нейроморфные процессоры и зачем они нужны?

Нейроморфные процессоры, в отличие от традиционных процессоров с архитектурой фон Неймана, используют принцип «вычислений в памяти». Это означает, что память и вычислительные ядра расположены очень близко друг к другу, что позволяет значительно сократить время передачи данных и, соответственно, энергопотребление. Процессор «Алтай» был создан специально для оптимизации вычислений импульсных нейронных сетей, что делает его идеальным для применения в системах, требующих высокой производительности и энергоэффективности.

«Алтай» имеет широкий спектр применения. Он может использоваться в IoT-устройствах, робототехнике, носимых устройствах, автономных автомобилях и центрах обработки данных. Особенно эффективен процессор в задачах, требующих низкой задержки и высокого уровня параллелизма. Например, в робототехнике он может использоваться для управления движением роботов в реальном времени, а в автономных автомобилях — для обработки данных с сенсоров и принятия решений.

В центрах обработки данных «Алтай» может заменить традиционные графические процессоры, которые требуют значительного энергопотребления. Благодаря параллельному исполнению алгоритмов и возможности масштабирования нейроморфные процессоры могут стать основой для построения суперкомпьютеров и систем массово параллельных вычислений.

Характеристики и преимущества

Процессор «Алтай» обладает рядом уникальных характеристик, которые делают его привлекательным для различных приложений:

• Производительность: до 100 млрд операций в секунду.
• Низкое энергопотребление: всего 0,3 Вт.
• Обучаемость: программируемость ядер позволяет обучать нейронные сети в процессе работы.
• Массово параллельные алгоритмы: все ядра процессора могут параллельно выполнять алгоритмы над данными.
• Отказоустойчивость: сбой в работе одного из ядер не приводит к существенному искажению результата.
• Масштабируемость: процессоры можно объединять в матрицу практически неограниченных размеров для увеличения вычислительной мощности.

Процессор «Алтай» имеет ряд преимуществ по сравнению с зарубежными аналогами, такими как Loihi.

Во-первых, «Алтай» способен выполнять алгоритмы для широкого круга задач, включая задачи искусственного интеллекта. Во-вторых, процессор имеет низкое энергопотребление и высокую производительность, что делает его конкурентоспособным на рынке. Однако, как и у любого нового продукта, есть моменты, требующие доработки. Например, в текущей версии процессора отсутствует аппаратная поддержка для работы с числами с плавающей запятой. Но разработчики планируют внедрить эту функцию в будущих версиях.

Новые алгоритмы

Одним из ключевых вопросов при разработке нейроморфных процессоров является создание алгоритмов, которые могут эффективно использовать их потенциал. В настоящее время ведутся научные исследования в области создания алгоритмов на основе подхода «actor based». Ожидается, что эти алгоритмы смогут преодолеть барьер масштабирования, свойственный архитектурам фон Неймана, и позволят нейроморфным процессорам решать сложные задачи с высокой производительностью.

Разработка процессора «Алтай» началась в 2015 году командой специалистов из числа выпускников Новосибирского государственного технического университета. В 2017 году проект получил минигрант от фонда «Сколково», а в 2020 году был создан первый прототип AltAI-1. В 2022 году проект получил инвестиции от компании «Лаборатория Касперского». В 2023 году был разработан AltAI-2, а в 2025 году ожидается выпуск коммерческой версии AltAI-3. Также в этом году планируется инженерный запуск процессора.

Нейроморфный процессор «Алтай» представляет собой революционное решение в области вычислений. Характеристики и широкий спектр применения чипа делают его перспективным инструментом для решения сложных задач в различных областях.