英特尔实验室利用神经形态计算与光子学技术创造奇迹

英特尔神经形态计较尝试室常务董事Rich Uhlig在主题演讲中的身影。

固然整个技能行业都喜好标榜自身在研发方面的全力，但差异厂商的研发深度之间却有着庞大不同。究竟上，研究是一项风险高、与特定产物无关的纯投资与发明性设施。开拓则代表着运用研究成就及其他IP缔造出最终产物或处事。可以看到，开拓相对安详、研究的不确定性更强，以是险些没有几多企颐魅真正确实投身于研究。而英特尔，在研究规模已然浸淫数十年。

坦白地讲，作为一名技能说明师，最令我振奋的趋势就是有幸率先打仗到这些以研究为驱动力的前沿技能，并相识其怎样一步步由难以置信到让人布满等候。因此，在对英特尔尝试室的计较推进研究打算有所耳闻之后，我就一向等候着他们的成就。本年，以数字方法召开的尝试室开放日勾当选择了《千倍只苟且：下一个十年的倾覆性计较研究》作为主题。

本次勾当的开导性演讲别离来自英特尔尝试室常务董事Rich Uhlig、英特尔神经形态计较尝试室主任Mike Davies以及英特尔光子学尝试室高级首席工程师James Jaussi。此次勾当涵盖多个主题，包罗神经形态计较、量子计较、集成光子学、机要计较以及呆板编程等。个中，我发明环绕神经形态计较与硅光子学的接头最值得存眷。在本文中，我们将配合相识此次勾当宣布的内容，并为方才打仗上述议题的新伴侣深入先容这两个观念。

神经形态计较

起首必要夸大一点，就我们今朝拥有的技能而言，人类对付某些层面的大脑成果还没有任何认知。在主题演讲中，Davies谈到了无人机与澳洲鹦鹉（源产于澳大利亚，是一种闻名的宠物鹦鹉）在能源服从方面的差别。今朝最新的竞速无人机功率为18瓦，意味着每10到20分钟就必要充电一次。另外，按照Davies的说法，这些无人机险些无法以步行的速率通过一系列预编程大门。而另一方面，澳洲鹦鹉却可以或许以每小时22英里的速率航行、觅食、与其他鹦鹉交换，乃至进修说出几个英语单词。而全部这统统，只必要重量为2克、功率为50毫瓦的鸟脑即可实现。我们必需想步伐到达这一程度。

简而言之，神经形态计较是指构建出可以或许模仿大脑神经体系布局的将来计较机体系。神经形态芯片试图以相同于大脑的方法，通过外部刺激举办及时进修。今朝的AI仍在很洪流平上受限于变乱简直定性与明晰的可表明性，因此下一代AI必需在办理奇异状况方面有所打破。我们的实际天下布满了活力与不确定性，AI必需有手段应对任何也许产生的非常状况（出格是在自动驾驶汽车等一念定存亡的场景之下）。

这显然是一项伟大的使命，要求我们从头考量软件、架构、电路等传统计较模子傍边的基本要素。但所谓做难事必有所得，只要攻陷这道难关，呆板人技能、自动驾驶汽车、优化以致语音/手势/工具辨认将在神经形态计较成果的加持下迎来全方位刷新。

英特尔尝试室从2015年开始研究神经形态计较，随后于2017年宣布了其首款神经形态研究芯片Loihi。2018年，英特尔创立了英特尔神经形态研究社区（简称INRC），并暗示此社区但愿在学术界、天下各国当局以及家产团队之间成立桥梁，配合办理神经形态计较所面对的各项重大障碍。

2020年英特尔尝试室开放日带来了INRC的多项更新动静，包罗遐想、罗技与梅赛德斯-疾驰几位知名新成员也将插手并参加神经形态计较的隐藏营业用例试探。我们还相识到，今朝INRC已经拥有高出100家成员，这对付一家方才创立两年的组织而言无疑令人印象深刻。

另外，英特尔还展示了从INRC成员测试中网络到的Loihi基准测试功效。与统统新兴技能一样，英特尔必需向行业证明神经形态计较模子可以或许靠近乃至逾越传统计较机。譬喻，埃森哲发明Loihi可以或许在语音呼吁辨认方面得到与尺度GPU相似的精确率，但其能源服从可达GPU的上千倍，相应速率也要快上200毫秒。其它，INRC方面暗示，Loihi还具有自主进修本性化人类手势的手段——这是一种在AI技能培训在传统上难以领略的雷同方法。按照英特尔的先容，Loihi只必要调查屡次，就可以或许行使神经形态摄像机学会一种新手势。这种手段已经与人类基内情同。

图像检索是Loihi取得光辉成就的另一大偏向——零售行业的研究职员发明，在能耗方面，Loihi在处理赏罚图像特性向量时的服从可以到达典范CPU的3倍。另外，英特尔与研究职员们表白，Loihi在办理优化与搜刮题目的速率上可达CPU的上百倍，能效更可高至千倍。在呆板人技能规模，罗格斯大学的研究职员发明，在无需任何机能捐躯的条件下，由Loihi驱动的呆板人导航方案与微无人机节制应用同样可以将能耗低落至传统GPU的七十五分之一。

简而言之，英特尔的神经形态计较带来不少令人振奋的成就。与其他隐藏竞争敌手对比，英特尔还把握着一系列重要上风，并将继承在尝试室中敦促相干研究。环绕Loihi成立的INRC社区正是上风的齐集浮现，英特尔显然认可没有哪一家单独的企业可以或许一力告竣神经形态计较的研究理睬，因此最明智的作法在于引入普及而多样的力气、配合敦促技能成长并构建起生态体系。

硅光子学

英特尔尝试室但愿办理的另一浩劫题，在于I/O传输手段与庞大收集带宽之间的差距。跟着市场对付计较带宽的需求一连飙升，现在的电子I/O即将到达极限，英特尔暗示这种环境很也许在不久之后限定机能的正常扩展。为此，英特尔尝试室抉择选择硅光子学技能——即将光子学与高代价、低本钱的硅芯片整合起来（即通过光子举办数据传输）。英特尔暗示，这项技能有望延迟数据传输间隔、晋升数据传输速率。

英特尔尝试室一向在出力为硅光子学的现实应用构建基本，并在2020年的英特尔尝试室开放日勾当宣布了多项盼望。今朝他们迈出的重要一步，在于实现了硅调制器的小型化，一举降服了传统方案过大、本钱过高因此难以安装计较软件包的题目。这些“微环”调制器的尺寸仅为尺度调制器的千分之一。英特尔尝试室的另一大发此刻于，与行业假设正好相反，硅原料可以或许检测到波长范畴在1.3-1.6um的光，因此很有也许极大低落基本办法的构建本钱。

英特尔尝试室还展示了其集成的半导体光放大器（硅光子学研究的重要构成部门）以及集成化多波长激光器（行使沟通的原料制成）。多波长激光器操作所谓波分复用进程，使得多种波长可行使统一种激光器。这种要领可进步带宽密度，借此在统一光束上传输更大都据。同样值得一提的是，假如没有这些激光器，也就不行能制造出光放大器，而英特尔是今朝独逐一家同时宣布这两项技能的厂商。

（编辑：湖南网）

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