Loihi 2 è il chip di ricerca neuromorfico di seconda generazione di Intel. Supporta nuove classi di algoritmi e applicazioni di ispirazione neurologica fornendo al contempo un’elaborazione più rapida, una maggiore densità di risorse e una migliore efficienza energetica. È stato introdotto da Intel nel settembre 2021. (Credit: Walden Kirsch/Intel Corporation)
Il nuovissimo chip neuromorfo Loihi 2 di Intel consente all’azienda di”trarre spunti dalle neuroscienze per creare chip che funzionano più come il cervello biologico.”Lo sforzo aiuterà a migliorare drasticamente l’efficienza energetica a un livello molto più alto, oltre ad accelerare l’apprendimento computazionale in modo efficiente in diverse applicazioni edge, come”riconoscimento visivo, vocale e gestuale per il recupero della ricerca, robotica e problemi di ottimizzazione vincolata”. Questi possono essere trovati in tecnologie come la pelle neuromorfa, i bracci robotici e il rilevamento olfattivo.
Loihi 2 utilizza diversi anni di esperienza di utilizzo con la versione di prima generazione del suo predecessore, consentendo così alle tecnologie di processo e alla struttura di progettazione asincrona di Intel di avanzare ulteriormente nel futuro.
I progressi in Loihi 2 consentono all’architettura per supportare nuove classi di algoritmi e applicazioni di ispirazione neurologica, fornendo al contempo un’elaborazione fino a 10 volte più veloce, una densità di risorse fino a 15 volte maggiore con un massimo di 1 milione di neuroni per chip e una migliore efficienza energetica. Beneficiando di una stretta collaborazione con il Technology Development Group di Intel, Loihi 2 è stato fabbricato con una versione di pre-produzione del processo Intel 4, che sottolinea la salute e il progresso di Intel 4. L’uso della litografia ultravioletta estrema (EUV) in Intel 4 ha semplificato le regole di progettazione del layout rispetto alle precedenti tecnologie di processo. Ciò ha permesso di sviluppare rapidamente Loihi 2. Il framework software Lava risponde alla necessità di un framework software comune nella comunità di ricerca neuromorfica. In quanto struttura aperta, modulare ed estensibile, Lava consentirà a ricercatori e sviluppatori di applicazioni di basarsi sui reciproci progressi e di convergere su un insieme comune di strumenti, metodi e librerie. Lava funziona perfettamente su architetture eterogenee tra processori convenzionali e neuromorfici, consentendo l’esecuzione multipiattaforma e l’interoperabilità con una varietà di framework di intelligenza artificiale, neuromorfici e robotici. Gli sviluppatori possono iniziare a creare applicazioni neuromorfiche senza accesso a hardware neuromorfico specializzato e possono contribuire alla base di codice Lava, incluso il porting per l’esecuzione su altre piattaforme.
Dott. Gerd J. Kunde, uno scienziato del personale del Los Alamos National Laboratory, afferma:”Gli investigatori del Los Alamos National Laboratory hanno utilizzato la piattaforma neuromorfica Loihi per studiare i compromessi tra calcolo quantistico e neuromorfo, oltre a implementare processi di apprendimento su-chip. Questa ricerca ha mostrato alcune interessanti equivalenze tra le reti neurali di picco e gli approcci di ricottura quantistica per risolvere problemi di ottimizzazione difficile. Abbiamo anche dimostrato che l’algoritmo di backpropagation, un elemento fondamentale per l’addestramento delle reti neurali e precedentemente ritenuto non implementabile su architetture, possono essere realizzati in modo efficiente su Loihi. Il nostro team è entusiasta di continuare questa ricerca con il chip Loihi 2 di seconda generazione.”
Attualmente, Intel offre due sistemi neuromorfici basati su Loihi 2 separati attraverso il suo cloud Neuromorphic Research all’indirizzo l’Intel Neuromorphic Research Community (INRC). Il primo è Oheo Gulch,”un sistema a chip singolo per una valutazione precoce”. Il secondo è Kapoho Point,”un sistema a otto chip che sarà presto disponibile”. L’API Lava è attualmente disponibile per il download gratuito su GitHub. La presentazione e i tutorial su Loihi 2 e l’API Lava saranno presentati all’evento Intel Innovation di ottobre.
Loihi 2 e Lava API forniranno ai ricercatori gli strumenti per creare e caratterizzare nuove applicazioni nelle neurotecnologie per la risoluzione dei problemi, apprendimento, adattamento di soluzioni ed elaborazione di formule in tempo reale.
Ottimizzazione più rapida e più generale: La maggiore programmabilità di Loihi 2 consentirà a una classe più ampia di problemi di ottimizzazione difficili da risolvere supportati, tra cui l’ottimizzazione in tempo reale, la pianificazione e il processo decisionale dai sistemi perimetrali ai data center. Nuovi approcci per l’apprendimento continuo e associativo: Loihi 2 migliora il supporto per i metodi di apprendimento avanzati, comprese le varianti della backpropagation, l’algoritmo cavallo di battaglia del deep learning. Ciò amplia la portata degli algoritmi di adattamento e di apprendimento efficiente dei dati che possono essere supportati da fattori di forma a basso consumo che operano in ambienti online. Nuove reti neurali addestrabili tramite deep learning: modelli di neuroni completamente programmabili e messaggistica di picco generalizzata in Loihi 2 aprono le porte a un’ampia gamma di nuovi modelli di reti neurali che possono essere addestrati nell’apprendimento profondo. Le prime valutazioni suggeriscono riduzioni di oltre 60 volte in meno di operazioni per inferenza su Loihi 2 rispetto alle reti profonde standard in esecuzione sulla Loihi originale senza perdita di precisione. Loihi 2 risolve un limite pratico di Loihi incorporando interfacce di input/output più veloci, più flessibili e più standard. I chip Loihi 2 supporteranno interfacce Ethernet, integrazione senza colla con una gamma più ampia di sensori di visione basati su eventi e reti a maglie più grandi di chip Loihi 2. Integrazione perfetta con sistemi robotici reali, processori convenzionali e nuovi sensori: Loihi 2 affronta un limite pratico di Loihi incorporando interfacce di input/output più veloci, più flessibili e più standard. I chip Loihi 2 supporteranno interfacce Ethernet, integrazione senza colla con una gamma più ampia di sensori di visione basati su eventi e reti a maglie più grandi di chip Loihi 2.
Per ulteriori informazioni sui chip di elaborazione neuromorfica Loihi 2 e sull’API Lava, questo brief tecnico sui nuovi progressi con Loihi 2 e Lava API spiegherà in modo più dettagliato.
