La technologie des puces ressemblant un cerveau pourrait faciliter les tches d’IA faible consommation, comme la reconnaissance vocale

Intel a annonc le 02 octobre de lanne dernire un partenariat avec Sandia National. Aujourd’hui, Intel Federal LLC annonce un accord de trois ans avec Sandia pour lexploration de l’informatique neuromorphique dans le but de resourdre les problmes de calcul grande chelle , a dclar Intel sur son site officiel. Les dveloppeurs peuvent commencer crer des applications neuromorphes sans avoir accs du matriel neuromorphe spcialis et peuvent contribuer la base de code de Lava, notamment en la portant sur d’autres plateformes. Les puces neuromorphiques Loihi d’Intel imitent le fonctionnement du cerveau. Comment Intel va tirer profit de ce silicium exprimental ?

Sandia lancera ses recherches en utilisant un systme Loihi de 50 millions de neurones qui a t livr ses installations d’Albuquerque, au Nouveau-Mexique. Ce travail avec Loihi jettera les bases de la phase ultrieure de la collaboration, qui devrait inclure la poursuite de la recherche neuromorphique grande chelle sur l’architecture neuromorphique de prochaine gnration d’Intel et la livraison du plus grand systme de recherche neuromorphique d’Intel ce jour, qui pourrait dpasser plus d’un milliard de neurones en capacit de calcul.

Lors d’une rcente table ronde avec des journalistes, Rich Uhlig, responsable d’Intel Labs, a propos l’intgration de Loihi dans un processeur pour PC afin d’effectuer des tches d’intelligence artificielle faible consommation d’nergie et l’offre potentielle de ses puces neuromorphiques en tant que service en cloud, bien que Uhlig ait prcis qu’il ne s’agissait pas de plans de produits rels, mais simplement d’une projection de ce qui pourrait thoriquement se produire l’avenir.

Pour l’instant, avec Loihi, nous sommes un point o nous pensons tre sur quelque chose, mais nous n’avons pas encore de plans de produits. Nous sommes en quelque sorte au dbut de ce processus de travail , a-t-il dclar le mois dernier.

Les processeurs Loihi d’Intel possdent des composants lectroniques qui se comportent comme des neurones. En esptembre, Intel a prsent Loihi 2, sa puce de recherche neuromorphique de deuxime gnration, et Lava, un cadre logiciel open-source pour le dveloppement d’applications neuro-inspires. Leur introduction tmoigne des progrs continus d’Intel dans l’avancement de la technologie neuromorphique.

Loihi 2 et Lava sont le fruit de plusieurs annes de recherche collaborative sur Loihi. Notre puce de deuxime gnration amliore considrablement la vitesse, la programmabilit et la capacit du traitement neuromorphique, ce qui largit ses utilisations dans les applications informatiques intelligentes soumises des contraintes de puissance et de latence. Nous ouvrons Lava pour rpondre aux besoins de convergence logicielle, d’valuation comparative et de collaboration multiplateforme dans ce domaine, et pour acclrer notre progression vers la viabilit commerciale , avait indiqu Mike Davies.

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La cellule rceptrice intgre diverses informations, si des neurones lui signalent qu’elle doit se taire, si elle tait active dans le pass, etc. Une fois qu’un seuil est franchi, il dclenche un pic dans ses propres axones et peut dclencher l’activit d’autres cellules. En gnral, cela se traduit par des pics d’activit sporadiques, espacs de faon alatoire, lorsque le neurone ne reoit pas beaucoup de signaux. En revanche, ds qu’il commence recevoir des signaux, il passe l’tat actif et dclenche une srie de pics en succession rapide.

L’une des faons de comprendre comment le processus code et manipule les informations a t de recourir ce que l’on appelle la neurobiologie thorique (ou neurobiologie computationnelle). Il s’agissait de tenter de construire des modles mathmatiques refltant le comportement des systmes nerveux et des neurones dans l’espoir d’identifier certains principes sous-jacents. Les rseaux neuronaux, qui se concentrent sur les principes d’organisation du systme nerveux, sont l’un des efforts issus de ce domaine.

Les rseaux de neurones impulsions, qui tentent de se construire partir du comportement des neurones individuels, en sont un autre. Les rseaux de neurones impulsions peuvent tre mis en uvre dans des logiciels sur des processeurs traditionnels. Mais il est galement possible de les mettre en uvre par le biais du matriel, comme le fait Intel avec Loihi. Le rsultat serait un processeur trs diffrent de tout ce qui existe en ce moment.

L’informatique neuromorphique, qui s’inspire des neurosciences pour crer des puces dont le fonctionnement s’apparente davantage celui du cerveau biologique, aspire amliorer de plusieurs ordres de grandeur l’efficacit nergtique, la vitesse de calcul et l’efficacit de l’apprentissage dans toute une srie d’applications de pointe : vision, reconnaissance vocale et gestuelle, recherche, robotique et problmes d’optimisation sous contraintes.

Les neuropuces Loihi d’Intel sont en cours de dveloppement depuis plusieurs annes sous l’gide d’Intel Labs, qui est isol des pressions commerciales au sein du gant des semi-conducteurs afin de pouvoir mener des recherches avances sur tous les circuits , comme le dit Uhlig. Cela va de la microarchitecture et de l’architecture systme aux logiciels systmes et aux compilateurs. Si le budget d’Intel Labs est protg, l’objectif est de crer des technologies qui se transformeront un jour en produits. Le groupe a produit de nombreuses technologies commerciales par le pass, notamment Thunderbolt, la virtualisation assiste par matriel et Intel Software Guard Extensions.

Depuis qu’Intel a rvl ses puces Loihi en 2017, la socit les a prsentes comme une nouvelle faon de traiter les tches d’IA plus rapidement en utilisant beaucoup moins d’nergie. Cela est rendu possible par le fait que les structures en forme d’pingle des neuropuces, qui sont censes reproduire les neurones d’un cerveau, ne consomment de l’lectricit que lorsqu’elles apportent des donnes. En revanche, les processeurs traditionnels consomment de l’nergie, que tous les circuits traitent ou non des informations.

Cette perce dans le domaine de l’informatique conome en nergie permet Loihi, par exemple, de traiter des recherches de similarit d’images 24 fois plus rapidement qu’un processeur central en utilisant seulement 30 fois moins d’nergie. La neuropuce peut galement rsoudre des problmes d’optimisation complexes comme les puzzles Sudoku ou la programmation des trains 44 fois plus vite qu’un CPU en utilisant 2 800 fois moins d’nergie, un autre exemple offert par Intel.

Rcemment, des chercheurs des laboratoires nationaux Sandia aux tats-Unis ont dcouvert que Loihi tait galement adapt aux applications de calcul haute performance, comme le suivi des mouvements des marchs financiers, la propagation des maladies au sein d’une population et les flux de donnes dans les rseaux sociaux. Ces cas d’utilisation reprsentent des choses qui pourraient ventuellement gnrer des revenus pour Intel, mais lorsqu’on a demand Uhlig comment Loihi pourrait se matrialiser en tant que produit rel, il a cit les exemples du PC et du cloud.

Pour l’exemple du PC, Uhlig a dclar qu’Intel pourrait utiliser sa technologie de puce neuromorphique comme bloc de construction pour le silicium dans un systme client nous pensons aux CPU dans ce cas. L’objectif serait d’excuter des tches d’IA courantes comme la reconnaissance vocale ou la reconnaissance des gestes.

Si l’utilisation de la technologie neuromorphique dans un processeur est une nouveaut, il existe un prcdent d’intgration par Intel de technologies d’acclration spcialises dans ses processeurs. L’un des exemples les plus marquants pour les PC est l’acclrateur neuronal gaussien qui a t introduit dans les processeurs Core de 10e gnration d’Intel pour grer des tches faible consommation comme la traduction en temps rel.

En ce qui concerne l’offre de neuropuces en tant que service cloud, Uhlig a dclar qu’Intel Labs est dsormais mieux plac sur le plan organisationnel pour proposer de tels produits l’avenir. En effet, l’anne dernire, Intel Labs a t plac sous la tutelle du Software and Advanced Technology Group, dirig par Greg Lavender, directeur technique d’Intel. La nouvelle structure organisationnelle est un avantage pour Intel, a dclar Uhlig, parce que nous sommes en mesure de prendre notre innovation, en particulier les choses qui sont orientes vers le logiciel, et de les mettre l’chelle par le biais de l’organisation de Greg , qui a pour charte d’identifier de nouvelles opportunits de revenus logiciels.

Pour ce qui est de la faon dont le dveloppement de Loihi pourrait profiter l’entreprise, Uhlig a dclar que le fabricant de puces pourrait s’inspirer de la mthodologie de conception utilise pour les neuropuces, appele conception asynchrone, et l’appliquer la fabrication d’autres puces. Ce que nous pouvons faire, c’est prendre cette mthodologie de conception asynchrone et la dployer dans d’autres parties des produits Intel et obtenir une efficacit supplmentaire , a-t-il dclar.

Les applications dont Intel et ses partenaires ont fait la dmonstration ce jour comprennent des bras robotiques, des peaux neuromorphiques et la dtection olfactive. La puce de recherche intgre les enseignements tirs de trois annes d’utilisation de la puce de recherche de premire gnration et tire parti des progrs raliss dans la technologie des processus et les mthodes de conception asynchrones d’Intel.

  • les avances de Loihi 2 permettent l’architecture de prendre en charge de nouvelles classes d’algorithmes et d’applications neuro-inspirs, tout en offrant un traitement jusqu’ 10 fois plus rapide, une densit de ressources jusqu’ 15 fois suprieure avec jusqu’ 1 million de neurones par puce, et une meilleure efficacit nergtique. Bnficiant d’une troite collaboration avec le groupe de dveloppement technologique d’Intel, Loihi 2 a t fabriqu avec une version de pr-production du processus Intel 4, ce qui souligne la sant et les progrs d’Intel 4. L’utilisation de la lithographie ultraviolets extrmes (EUV) dans le procd Intel 4 a simplifi les rgles de conception de la disposition par rapport aux technologies de procd antrieures. Cela a permis de dvelopper rapidement Loihi 2 ;
  • le framework logiciel Lava rpond au besoin d’un cadre logiciel commun dans la communaut de recherche neuromorphique. En tant que framework ouvert, modulaire et extensible, Lava permettra aux chercheurs et aux dveloppeurs d’applications de s’appuyer sur les progrs de chacun et de converger vers un ensemble commun d’outils, de mthodes et de bibliothques. Lava fonctionne de manire transparente sur des architectures htrognes, qu’il s’agisse de processeurs conventionnels ou neuromorphes, ce qui permet une excution multiplateforme et une interoprabilit avec divers cadres d’intelligence artificielle, neuromorphes et robotiques. Les dveloppeurs peuvent commencer crer des applications neuromorphes sans avoir accs du matriel neuromorphe spcialis et peuvent contribuer la base de code de Lava, notamment en la portant sur d’autres plateformes.

Source : Intel

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