Anar al contingut

Computadora cognitiva

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Una computadora cognitiva és un ordenador que conecta inteligència artificial i algoritmes d'aprenentage automàtic en un circuit integrat que intenta reproduir fidelment el comportament del cervell humà. [1] Generalment adopta un enfocament d'ingenieria neuromórfica. Els sinònims inclouen chip neuromórfico i chip cognitiu. [2] [3]Els chips neuromórficos són un àrea d'investigació en biónica i neuroinformática. Els prototips existents inclouen retines artificials o inclús sistemes de visió més desenrollats, cóclea artificials, detectors d'olors o rellonges per a seqüències de moviments naturals en robots. En particular, els NPU també pertanyen a la classe de circuits integrats neuromórficos.[4]

Mentres que en les arquitectura de Von Neumann l'hardware és molt general i el software, per tant, molt específic, els chips neuromórficos es caracterisen per un hardware altament especialisat per a la tasca, que la seua característica destacada és una alta interconexió en ret (interconectividad) en diverses retroalimentaciones. L'objectiu és representar també en circuits el desenroll autoorganizado del cervell.

L'electrònica neuromórfica, que es caracterisa per una alta eficiència energètica i chicotets requisits d'espai en comparació als chips convencionals, provablement puga utilisar-se implantada en el futur per a reemplaçar els sistemes neuronals perifèrics que fallen per malalties (per eixemple: una retina de silici per a la retina de pacients en retinosis pigmentaria ). Atres camps d'aplicació inclouen sistemes de sensors per a robots o atres sistemes autònoms.

Els chips neuromórficos són particularment adequats per al reconeiximent i la predicció de patrons en senyes complexes. [5]


En 2013, IBM va desenrollar Watson, una computadora cognitiva implementada per mig de rets neuronals i tècniques d'aprenentage profunt. [6] A l'any següent va desenrollar l'arquitectura de microchip TrueNorth 2014, [7] que està dissenyada per a tindre una estructura més propenca al cervell humà que l'arquitectura von Neumann utilisada en les computadores convencionals. [1] En 2017, Intel també va anunciar la seua versió d'un chip cognitiu en "Loihi", que pretenia estar disponible per a universitats i laboratoris d'investigació en 2018. Intel (sobretot en els seus sistemes Pohoiki Beach i Springs [8] [9]), Qualcomm i uns atres estan millorant els processadors neuromórficos de manera constant.

En 2023, el chip NorthPole de prova de concepte de IBM (optimisat per a precisió de 2, 4 i 8 bits) va conseguir un rendiment notable en el reconeiximent d'imàgens. [10]

Chip TrueNorth de IBM

Placa DARPA SyNAPSE en 16 chips TrueNorth

TrueNorth era un circuit integrat CMOS neuromórfico produït per IBM en 2014. [11] És una ret de processadors de molts núcleus en un disseny de chip, en 4096 núcleus, cada u en 256 neurones simulades programables per a un total de poc més d'un milló de neurones. A la seua volta, cada "neurona" té 256 "sinapsis" programables que transmeten les senyals entre elles. Per tant, el número total de sinapsis programables és de poc més de 268 millons (2, 28). El seu número bàsic de transistors és de 5.400 millons.

Detalls

La memòria, la computació i la comunicació es manegen en cada u dels 4096 núcleus neurosinápticos, TrueNorth evita el coll de botella de l'arquitectura von Neumann i és molt eficient energèticament, IBM informa d'un consum d'energia de 70 milivatios i una densitat de potència d'1/10.000. dels microprocessadors convencionals. [12] El chip SyNAPSE funciona a temperatures i potència més baixes perque solament consumix l'energia necessària per al càlcul. [13] S'han propost skyrmions com a models de sinapsis en un chip. [14] [15]

Les neurones s'emulen utilisant un model d'integració i dispar de fuga llineal (LLIF), una simplificació del model d'integració i dispar en fugues. [16]

Segons IBM, no té rellonge, [17] opera en números unarios i calcula contant fins a un màxim de 19 bits. [7] [18] Els núcleus estan controlats per events per mig de l'us de llògica síncrona i asíncrona, i estan interconectados a través d'una ret en malla de conmutación de paquets asíncrona en chip (NOC). [18]

IBM va desenrollar una nova ret per a programar i utilisar TrueNorth. Incloïa un simulador, un nou llenguage de programació, un entorn de programació integrat i biblioteques. [17] Esta falta de compatibilitat en qualsevol tecnologia anterior (per eixemple, compiladors de C++) planteja greus riscs de dependència del proveïdor i atres conseqüències adverses que poden impedir la seua comercialisació en el futur. [17]

Investigació

En 2018, es va utilisar un grup de ret TrueNorth conectat a una computadora mestra en una investigació de visió estéreo que intentava extraure la profunditat d'objectes que es movien ràpidament en una escena. [19]

Chip NorthPole de IBM

En 2023, IBM va llançar el seu chip NorthPole, que és una prova de concepte per a millorar dràsticament el rendiment en entrellaçar la computació en la memòria en el chip, eliminant aixina el coll de botella de Von Neumann. Combina enfocaments del sistema TrueNorth 2014 de IBM en dissenys d'hardware moderns per a alcançar velocitats aproximadament 4.000 voltes més ràpides que TrueNorth. Pot eixecutar tasques de reconeiximent d'imàgens ResNet-50 o Yolo-v4 aproximadament 22 voltes més ràpit, en 25 voltes menys energia i 5 voltes menys espai, en comparació a les GPU que utilisen el mateix procés de nodo de 12 nm en el que es va fabricar. Inclou 224 MB de RAM i 256 núcleus de processador i pot realisar 2048 operacions per núcleu per cicle en una precisió de 8 bits i 8192 operacions en una precisió de 2 bits. Funciona entre 25 i 425 MHz. [10] [20] [21] [22] Est és un chip d'inferència, pero encara no pot manejar GPT-4.

Vore també

Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 Witchalls, Clint(November 2014).«A computer that thinks».New Scientist.224(2994): 28–29.doi:10.1016/S0262-4079(14)62145-X.
  2. ↑ Sèu, Jae-sun; Brezzo, Bernard; Liu, Yong; Parker, Benjamin D. (September 2011). «A 45nm CMOS neuromorphic chip with a scalable architecture for learning in networks of spiking neurons», 2011 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), pp. 1–4. doi:10.1109/CICC.2011.6055293. ISBN 978-1-4577-0222-8. Consultat el 2021-12-21.
  3. ↑ «Samsung plugs IBM's brain-imitating chip into an advanced sensor», Engadget. Consultat el 2021-12-21.
  4. ↑ Plantilla:Internetquelle
  5. ↑ Plantilla:Internetquelle
  6. ↑ KELLY, JOHN E.; HAMM, STEVE (2013). Smart Machines: IBM's Watson and the Era of Cognitive Computing, Columbia University Press. doi:10.7312/kell16856. ISBN 9780231537278.
  7. ↑ 7,0 7,1 «The brain's architecture, efficiency… on a chip» (en en-us). IBM Research Blog (2016-12-19). Consultat el 2021-08-21.
  8. ↑ «Intel's Pohoiki Beach, a 64-Chip Neuromorphic System, Delivers Breakthrough Results in Research Tests». Intel Newsroom.
  9. ↑ «Korean Researchers Devel» (2020-03-30).
  10. ↑ 10,0 10,1 «IBM Debuts Brain-Inspired Chip For Speedy, Efficient AI - IEEE Spectrum» (en en). spectrum.ieee.org. Consultat el 2023-10-30.
  11. ↑ Merolla, P. A.; Arthur, J. V.; Alvarez-Icaza, R.; Cassidy, A. S.(2014).«A million spiking-neuron integrated circuit with a scalable communication network and interface».Science.345(6197): 668–73.doi:10.1126/science.1254642.
  12. ↑ https://spectrum.ieee.org/computing/hardware/how-ibm-got-brainlike-efficiency-from-the-truenorth-chip How IBM Got Brainlike Efficiency From the TrueNorth Chip
  13. ↑ «Cognitive computing: Neurosynaptic chips». IBM (2015-12-11).
  14. ↑ Song, Kyung Pixe; Jeong, Jae-Seung; Pa, Biao; Zhang, Xichao(March 2020).«Skyrmion-based artificial synapses for neuromorphic computing».Nature Electronics.3(3): 148–155.doi:10.1038/s41928-020-0385-0.
  15. ↑ «Neuromorphic computing: The long path from roots to real life» (2020-12-15).
  16. ↑ «The brain's architecture, efficiency… on a chip» (en en-us). IBM Research Blog (2016-12-19). Consultat el 2022-09-28.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 «IBM Research: Brain-inspired Chip» (en en-zz). www.research.ibm.com (2021-02-09). Consultat el 2021-08-21.
  18. ↑ 18,0 18,1 Andreou, Andreas G.; Dykman, Andrew A.; Fischl, Kate D.; Garreau, Guillaume (May 2016). «Real-clave sensory information processing using the TrueNorth Neurosynaptic System», 2016 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), pp. 2911. doi:10.1109/ISCAS.2016.7539214. ISBN 978-1-4799-5341-7.
  19. ↑ «Stereo Vision Using Computing Architecture Inspired by the Brain» (en en-us). IBM Research Blog (2018-06-19). Consultat el 2021-08-21.
  20. ↑ Afifi-Sabet (2023-10-28). «Inspired by the human brain — how IBM's latest AI chip could be 25 claves more efficient than GPUs by being more integrated — but neither Nvidia nor AMD have to worry just yet» (en en). TechRadar. Consultat el 2023-10-30.
  21. ↑ Modha, Dharmendra S.; Akopyan, Filipp; Andreopoulos, Alexander; Appuswamy, Rathinakumar(2023-10-20).«Neural inference at the frontier of energy, space, and clave».Science.382(6668): 329–335.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.adh1174.(en en)
  22. ↑ Modha (2023-10-19). «NorthPole: Neural Inference at the Frontier of Energy, Space, and Clave» (en en-us). Dharmendra S. Modha - My Work and Thoughts. Consultat el 2023-10-31.

Bibliografia


Referències


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Computadora_cognitiva&oldid=1637627»