Искусственные нейронные сети (Artificial Neural Network, ANN) представляют собой системы обработки информации, работа которых основана на принципах, близких к принципам работы головного мозга. Такие вычислительные системы могут быть использованы и уже используются для распознавания визуальных образов, автоматического управления, обработки сигналов, в системах принятия решений и в системах искусственного интеллекта. Из всего разнообразия видов искусственных нейронных сетей можно выделить так называемые дискретные нейронные сети (Spiking Neural Network, SNN), которые выполняют обработку информации, дискретизированной по временной шкале.
SNN-сети менее реалистичны с биологической точки зрения, но они отличаются более высоким показателем отношения производительности к количеству потребляемой энергии, нежели классические ANN-сети. Более того, SNN-сети идеально подходят для их реализации в виде электронных вычислительных устройств, одно из которых было недавно разработано специалистами университета Чжэцзяна и университета Ханчжоу, Китай. Новый нейроморфный процессор (Neural Processing Unit, NPU), который получил название Darwin, содержит в себе полностью программируемую дискретную нейронную сеть, а чип этого процессора изготовлен при помощи стандартной CMOS-технологии.
Процессор NPU Darwin предназначен в первую очередь для быстрого и эффективного выполнения интеллектуальных алгоритмов, которые могут быть выполнены в условиях наличия весьма ограниченного количества вычислительных ресурсов. Низкое количество потребляемой чипом Darwin энергии позволит сделать его «сердцем» миниатюрных встраиваемых устройств для так называемого Интернета Вещей (Internetof Things, IoT), которые, благодаря этому, смогут обрести широкие интеллектуальные способности.
Кристалл чипа Darwin изготовлен по 180-нм технологии CMOS и на нем присутствует 2048 цифровых нейронов, более 4 миллионов синапсов и более 15 видов различных линий задержек. Конфигурация и топология SNN-сети полностью программируемая, а каждый цифровой нейрон или синапс обладает своим собственным набором параметров, которые определяют его функционирование. На приведенном выше снимке показано первое опытное устройство с процессором Darwin, которое поддерживает ввод и вывод данных через интерфейс USB.
Так как чип Darwin является полностью программируемым нейроморфным процессором, области его применения ограничиваются лишь фантазией разработчиков интеллектуальных систем. Он может быть использован для потоковой обработки информации любого рода, для построения новых типов интерфейса между компьютером и мозгом. Именно последнюю функцию и выполняет первое опытное устройство, на его вход в реальном времени подаются данные ЭЭГ, отображающие картину деятельности мозга, а на выходе устройства с очень небольшой задержкой появляется информация, расшифровывающая эту деятельность с очень высокой степенью достоверности.
Источник:
