Intel rivela il design del chip neuromorfo

Il cervello è la più straordinaria delle macchine informatiche. Svolge compiti di routine che friggerebbero i circuiti dei più potenti supercomputer del pianeta: camminare, parlare, riconoscere, analizzare e così via.

E dove i supercomputer richiedono abbastanza energia per alimentare una piccola città, il cervello umano fa tutto il suo lavoro usando poco più dell'energia in una ciotola di porridge.

Quindi non è una sorpresa che gli scienziati informatici vogliano capire il cervello e copiare le sue capacità. C'è un problema, tuttavia. Il cervello è costituito da neuroni e questi funzionano in modo piuttosto diverso dai circuiti basati su transistor al silicio che si trovano sotto il cofano dei chip convenzionali.

Naturalmente, gli scienziati informatici possono simulare il comportamento dei neuroni e il modo in cui si collegano tra loro sui computer convenzionali. Ma questo è un processo profondamente dispendioso che non è in grado di sfruttare l'elaborazione parziale e gli effetti di rete di cui il cervello fa chiaramente uso e che consuma energia nel processo.

Quindi la corsa è per sviluppare un diverso tipo di chip che imita in modo più accurato il modo in cui funziona il cervello. I cosiddetti chip neuromorfici devono essere costruiti da dispositivi che si comportano come neuroni, in altre parole trasmettono e rispondono alle informazioni inviate in picchi piuttosto che in una tensione continuamente variabile.

(Una ragione per cui il cervello è così efficiente dal punto di vista energetico è che i picchi neurali caricano solo una piccola frazione di un neurone mentre viaggiano. Al contrario, i chip convenzionali mantengono ogni singola linea di trasmissione a una certa tensione per tutto il tempo.)

Oggi, Charles Augustine del Circuit Research Laboratory di Intel a Hillsboro, in Oregon, e alcuni amici svelano il loro progetto per un chip neuromorfo.

Basano il loro design su due tecnologie: valvole di rotazione laterali e memristori. Le valvole di spin laterali sono minuscoli magneti collegati tramite fili metallici che possono cambiare orientamento a seconda dello spin degli elettroni che li attraversano. Abbiamo esaminato i memristor molte volte su questo blog. Questi sono dispositivi elettronici fondamentali che agiscono come resistori con memoria.

Augustine e colleghi sostengono che l'architettura che hanno progettato funziona in modo simile ai neuroni e può quindi essere utilizzata per testare vari modi di riprodurre la capacità di elaborazione del cervello.

La ciliegina sulla torta, dicono, è che le valvole spin funzionano a tensioni terminali misurate in milliVolt, che è significativamente inferiore rispetto ai chip convenzionali.

Affermano che questo si traduce in un notevole risparmio energetico. Mostriamo che i progetti neuromorfici basati sullo spin possono ottenere un'energia di calcolo 15X-300X inferiore, dicono. (Quello che in realtà intendono è che ci 'dicono' che questo tipo di risparmio è possibile poiché c'è poco in termini di dimostrazione nel loro documento.)

Dicono anche che il nuovo design è ideale per il tipo di attività di elaborazione che il cervello svolge piuttosto bene: rilevamento di dati analogici, calcolo cognitivo, memoria associativa e così via.

Il nuovo design del chip di Intel sembra certamente essere un miglioramento rispetto a quelli esistenti, ma è ancora lontano ordini di grandezza dall'efficienza computazionale raggiunta dai neuroni reali.

Chiaramente, i recenti progressi nella tecnologia dei memristor e nella spintronica stanno rendendo possibili modi completamente nuovi per progettare i chip. Tuttavia, c'è ancora molta strada da fare prima che i sistemi sintetici possano iniziare a eguagliare le capacità di quelli naturali.

Rif: arxiv.org/abs/1206.3227 : Proposta per hardware neuromorfico che utilizza dispositivi spin

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