Kliknąłeś w wilka brawo !

Pionierem w dziedzinie układów neuromorficznych, czyli takich, które naśladują w swojej architekturze sieci nerwowe, jest niewątpliwie IBM – ale to raczej nie IBM wprowadzi je pod strzechy.

Na Mobile World Congress w Barcelonie Qualcomm ujawnił interesujące informacje o neuromorficznym układzie Zeroth, który po latach prowadzonych nad nim prac wreszcie ujrzy światło dzienne jako element składowy procesora Snapdragon 820. W ten sposób Snapdragony staną się najbardziej innowacyjnymi spośród mobilnych procesorów, oferującymi możliwości niespotykane u konkurencji.

Po raz pierwszy Qualcomm przedstawił założenia neuromorficznego układu (określanego także jak NPU – Neural Processing Unit) w 2013 roku. Wynikało z nich, że NPU będzie naśladowało nie tylko procesy percepcyjne człowieka, ale też będzie w stanie się uczyć, podobnie jak uczą się biologiczne mózgi. Nazwa całej platformy – Zeroth – została zapożyczona z cyklu powieści „Fundacja” Isaaca Asimova, jako nawiązanie do Zerowego Prawa Robotów: robot nie może skrzywdzić ludzkości, lub poprzez zaniechanie działania doprowadzić do uszczerbku dla ludzkości.

Zaprezentowany rok później diagram architektury niewiele nowego wniósł – ot dowiedzieliśmy się, że NPU zapewni programowalne neurony, będzie przechowywało w RAM stany połączeń synaptycznych, możliwe ma być też proste skalowanie liczby zastosowanych w układzie neuronów (SN1 … SNn). Daleko temu było oczywiście do opracowanego przez IBM czipu TrueNorth, zawierającego 4096 rdzeni i 5,4 mld tranzystorów, ale też o inne zastosowania tu chodzi: o ile IBM myślał przede wszystkim o kartach rozszerzeń do swoich serwerów z procesorami Power, Qualcomm szukał czegoś, co zmieści się w układzie SoC stosowanym w urządzeniach mobilnych.

Do czego więc miałby się Zeroth przydać w smartfonie? Qualcomm mówi o urządzeniach, które będą uczyły się zachowań swoich użytkowników. Nauka ta nie pójdzie w las, lecz w chmurę, tak by wykorzystać ją mogły wszystkie inne urządzenia, które wpadną nam później w ręce. W ten sposób dzięki NPU smartfon wzbogaci się o inteligentnego administratora, który przygotuje optymalne dla danej osoby ustawienia, wykorzysta najlepsze w danej sytuacji połączenia sieciowe, czy zablokuje złośliwe oprogramowanie, rozpoznając je po wzorcu zachowań. Ma także poradzić sobie z rozpoznawaniem fizycznego otoczenia, czy gestów i mimiki swojego właściciela.

Wraz ze swoim NPU Qualcomm chce zaoferować całą platformę programistyczną, Zeroth Neural Network Tools. Oprócz typowych narzędzi deweloperskich dla języka HLND (High Level Network Description Language) otrzymamy w niej pakiet bibliotek z funkcjami realizowalnymi na neuromorficznych czipach oraz emulatory NPU: software'owy (działający na dowolnym PC z Linuksem) oraz sprzętowy (wykorzystujący układy FPGA od Xilinksa).

Zaangażowanie Qualcomma w budowę takiej platformy to dobra wiadomość, ale trzeba pamiętać, że opanowanie programowania takiego sprzętu może okazać się trudniejsze, niż sądzimy. Programy dla NPU nie będą już liniowe, a ich logika będzie wbudowana w samą sieć. Znalezienie właściwych form reprezentacji i metod trenowania takich układów będzie wymagało jeszcze wielu przełomów teoretycznych, podobnie jak stworzenie adekwatnej architektury sprzętowej dla asynchronicznej logiki, opracowanie algorytmów pozwalających na lepszą alokację zasobów w wysoce równoległych systemach czy stworzenie języków programowania i abstrakcji lepiej ujmujących ich naturę. Rok temu Jeff Gehlhaar z Qualcomm Research przyznał, że jego firma sama tego wszystkiego nie zdoła zrobić i wezwał społeczność naukową do współpracy.

Czy w ten sposób komputer zostanie wynaleziony na nowo? Nie zdziwilibyśmy się, gdyby faktycznie z inicjatywy tej zrodziło się coś naprawdę wielkiego. Zeroth zaistniał jako złożenie trzech trendów w technice i nauce – postępu w neuronauce, kresie prawa skalowania Dennarda i coraz bardziej imponujących osiągnięć wynikających z postępu w teorii sieci neuronowych. Badacze Qualcommu mówią, że dziś wreszcie nastał czas sztucznego rozumowania.

Warto wspomnieć, że zapowiedziany na ten rok Snapdragon 820 to jednak nie tylko zintegrowane NPU. Procesor przyniesie długo wyczekiwany, 64-bitowy nowy rdzeń Qualcomma, o nazwie Kryo. Póki co wiadomo, że będzie on zgodny ze zbiorem instrukcji ARMv8 i wykonany w jednym z wiodących procesów FinFET, co zapewne oznacza wykorzystanie 16 nm od TSMC lub 14 nm od Samsunga.