IBM представил характеристики нового чипа NorthPole. Этот чип способен преодолеть «узкое место фон Неймана», которое является основной проблемой многих современных процессоров. NorthPole отличается высокой производительностью и превосходной энергоэффективностью.
В 2014 году IBM представила процессор TrueNorth, созданный по аналогии с человеческим мозгом. С тех пор компания удвоила усилия, чтобы разработать NorthPole, который отличается непревзойденной производительностью. Как и его предшественник, он основан на нейронных сетях, каждая вычислительная единица которых (нейрон) представляет собой многослойную структуру. Первый слой получает исходные данные (пиксели), затем средние слои обрабатывают эту информацию, а выходной слой выдает конечный результат.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Новый процессор заявляет о значительно большей скорости работы по сравнению с другими чипами на рынке, особенно в распознавании изображений. Его производительность якобы превосходит TrueNorth в четыре тысячи раз. Кроме того, сообщается об увеличенной энергоэффективности NorthPole — в 25 раз выше, чем у конкурента.
Преодоление узкого места фон Неймана
Благодаря архитектуре IBM NorthPole, где вычислительный блок и память (RAM) объединены в одно целое, достигается высокая скорость работы. В большинстве компьютеров эти компоненты разнесены, а память часто является внешней. При этом процессор каждый раз, когда ему нужна информация, должен обратиться к памяти и ждать ее поступления. Передача данных замедляет обработку информации, что называется «узким местом фон Неймана» в честь математика Джона фон Неймана, пионера компьютерной техники.
Компания NorthPole решила проблему, физически соединив два компонента. Чип имеет 256 вычислительных блоков, каждый с собственным блоком памяти. Новая архитектура позволяет каждому вычислительному ядру получать доступ к любому блоку памяти на чипе, независимо от его местоположения.
Испытания показали, что оптимизация ускоряет запуск системы искусственного интеллекта для распознавания изображений на процессоре в 22 раза по сравнению с другими. NorthPole превосходит даже самые современные чипы NVIDIA по эффективности.
IBM чип не только быстрый, но и экономит энергию. В других процессорах постоянный поток данных между памятью и процессором расходует много энергии. NorthPole объединяет эти два процесса, уменьшая потребность в потоке данных и снижая энергопотребление.
Возможные сферы использования и границы применения NorthPole.
NorthPole может стать основой для приложений, нуждающихся в высоких скоростях вычислений, например, для автономного транспорта, где скорость обработки информации важна для безопасности и эффективности.
Каждая технология имеет свои ограничения. Несмотря на достижения, этот процессор IBM непригоден для некоторых приложений, например, обучения искусственного интеллекта. Его возможности ограничиваются выполнением ранее обученных нейронных сетей. Кроме того, управление большими моделями может быть проблематичным. Тем не менее команда IBM настроена оптимистично и рассчитывает на объединение нескольких чипов NorthPole для работы с крупномасштабными моделями. На рынке NorthPole в ближайшем будущем скорее всего не появится.