Intel đã công bố một bản cập nhật lớn cho chương trình điện toán nơ ron của mình, bao gồm một chip thế hệ thứ hai có tên gọi là Loihi 2 và Lava, một khuôn mẫu mã nguồn mở để phát triển các ứng dụng “lấy cảm hứng từ hệ thần kinh”. Intel hiện đang cung cấp hai hệ thống nơ ron đa hình dựa trên Loihi 2 là Oheo Gulch và Kapoho Point. Chúng sẽ được cung cấp miễn phí qua dịch vụ đám mây cho các thành viên của cồng đồng Intel Neuromorphic Research Community (INSC) và Lava thông qua GitHub.
Cùng với Intel, các nhà nghiên cứu tại IBM, HP, MIT, Purdue và Stanford hy vọng sẽ tận dụng cấu trúc điện toán nơ tron – các mạch mô phỏng sinh học của hệ thần kinh của con người để phát triển siêu máy tính mạnh hơn 1000 lần so với hiện nay. Các chip nơ ron đa hình được thiết kế tùy chỉnh vượt trội trong các vấn đề thỏa mãn ràng buộc, đòi hỏi phải đánh giá một số lượng lớn các giải pháp tiềm năng để xác định một hoặc một số giải pháp thỏa mãn các ràng buộc cụ thể. Chúng cũng đã được chứng minh là xác định nhanh các đường đi ngắn nhất trong biểu đồ và thực hiện các tìm kiếm hình ảnh gần đúng, cũng như tối ưu hóa các mục tiêu cụ thể theo thời gian trong các bài toán tối ưu trong thế giới thực.
Intel gần đây đã chứng minh rằng các con chip này có thể được sử dụng để “dạy” một mô hình AI phân biệt giữa 10 mùi hương khác nhau, điều khiển cánh tay robot trợ giúp dành cho xe lăn và robot cảm ứng làn da.
Loihi 2 và Lava
Intel cho biết Loihi 2 là sự kết hợp những kinh nghiệm tích lũy sau ba năm đưa Loihi thế hệ đầu tiên vào hoạt động, dựa trên tiến bộ trong quy trình công nghệ và phương pháp thiết kế không đồng bộ của Intel. Được đóng gói với 1 triệu “nơ ron” trên mỗi chip, Loihi 2 được chế tạo với phiên bản tiền sản xuất của quy trình Intel 4, nhanh hơn Loihi thế hệ đầu tới 10 lần, với mật độ tài nguyên lớn hơn 15 lần và hiệu quả năng lượng tốt hơn.
Các thử nghiệm ban đầu cho thấy thời gian trên mỗi suy luận của Loihi 2 giảm đến 60 lần so với các mô hình AI tiêu chuẩn chạy trên Loihi mà không hề suy giảm độ chính xác – theo Mkie Daviec – giám đốc điện toán mạng nơ tron tại Intel cho biết. “Loihi 2 được đúc kết từ những kinh nghiệm thu được từ nhiều năm sử dụng Loihi,” Daviec nói thêm trong một thông cáo. “Con chip thế hệ thứ hai của chúng tôi có tốc độ được cải thiện đáng kể, khả năng lập trình và khả năng xử lý cấu trúc nơ ron, mở rộng khả năng sử dụng của nó trong các ứng dụng điện toán thông minh hạn chế về điện năng và độ trễ.”
Loihi2 cung cấp khả năng lập trình cao hơn, giải quyết nhiều loại vấn đề thuật toán hơn, bao gồm tối ưu hóa thời gian thực và lập kế hoạch. Con chip này cũng cải thiện khả năng tương thích với việc nhân giống ngược và các nền tảng kỹ thuật AI khác, mở rộng phạm vi các thuật toán được hỗ trợ bởi hệ số dạng năng lượng thấp của nó. “Mô hình nơ ron” hoàn toàn có thể lập trình và “thông điệp tăng đột biến” trong Loihi 2 mở ra cánh cửa có thể huấn luyện cho các mô hình máy học thuật mới, trong khi giao diện mạng nội bộ, tích hợp với cảm biến thị giác dựa trên sự kiện và mạng lưới lớn hơn của chip Loihi 2 cho phép triển khai trên các robot, cũng như các bo mạch chủ thông thường.
Đối với Lava, Intel cho biết họ đã giải quyết nhu cầu thông qua một bộ khung phần mềm chung cho cộng nghiên cứu hệ thần kinh. Lava cho phép các nhà nghiên cứu và phát triển ứng dụng hội tụ trên một bộ công cụ, các phương pháp và thư viện chung, với phần mềm chạy trên cả bộ xử lý thông thường và nơ ron đa hình tương tác với các công cụ AI, nơ ron đa hình tương tác với robot hiện có. Sử dụng Lava, các nhà phát triển có thể xây dựng các ứng dụng nơ ron đa hình mà không cần truy xuất vào phần cứng chuyên dụng và đóng góp vào cơ sở mã nguồn Lava, chẳng hạn như chuyển đổi để nó chạy trên các nền tảng khác.
Các ứng dụng
INRC, một hệ sinh thái bao gồm hơn 150 nhóm học thuật, phòng thí nghiệm chính phủ, tổ chức nghiên cứu và công ty, được thành lập vào năm 2018 để nâng cao hơn nữa điện toán nơ ron. Intel tuyên bố đã đạt được những bước đột phá trong việc áp dụng phần cứng nơ ron sinh học vào một loạt các ứng dụng, từ nhận dạng giọng nói đến điều hướng tự động trên các máy bay không người. Một số thành viên của INRC hiện đang sử dụng Loihi trong việc kinh doanh của mình như Lenovo, Logitech, Mercedes-Benz và Prophesee hy vọng sẽ áp dụng công nghệ này để cho phép những thứ như robot thích ứng và hiện quả hơn cũng như tìm kiếm cơ sở dữ liệu nhanh chóng đối với các nội dung tương tự.
Năm ngoái, Accenture đã thử nghiệm khả năng nhận dạng lệnh thoại trên Loihi so với một card đồ họa tiêu chuẩn và nhận thấy con chip này tiết kiệm năng lượng hơn 1000 lần và có độ phản hồi nhanh hơn tới 200ms. Mercedes-Benz đang tận dụng kết quả của Accenture để áp dụng cho các tình huống trong thế giới thực, chẳng hạn như thêm lệnh thoại mới vào hệ thống thông tin giải trí trên xe hơi. Trong khi đó, các đối tác khác của Intel đang tìm hiểu cách mà Loihi có thể được sử dụng trong các sản phẩm như nhà thông minh và màn hình tương tác không cảm ứng.
Vào tháng 10 năm 2020, Intel đã ký một thỏa thuận ba năm với Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia để khám phá giá trị của điện toán nơ ron đối với các vấn đề mở rộng quy mô AI như một phần của chương trình Nghiên cứu Máy tính Khoa Học Nâng cao (DOE) của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ. Trong một tin tức liên quan, công ty gần đây đã ký một thỏa thuận với Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne để phát triển và thiết kế các công nghệ vi điện tử như exascale, điện toán nơ ron và máy tính lượng tử.