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Intel amplia sistema de busca neuromórfica para 100 milhões de neurônios

Novidade: A Intel acaba de anunciar a chegada do Pohoiki Springs, seu mais novo e potente sistema de busca neuromórfica, com capacidade de 100 milhões de neurônios. O sistema baseado na nuvem estará disponível para membros da Intel Neuromorphic Research Community (INRC), possibilitando a resolução de problemas cada vez mais complexos.

“O sistema Pohoiki Springs aumenta em mais de 750 vezes a capacidade do processador de busca neuromórfica Loihi e opera a uma potência abaixo de 500 watts. Com ele, nossos parceiros podem explorar novas formas de aceleração das cargas de trabalho executadas atualmente em arquiteturas convencionais, incluindo os sistemas HPC,” explica Mike Davies, diretor do Neuromorphic Computing Lab da Intel.

O que é: O Pohoiki Springs é um sistema de centro de dados montado em rack e constitui o maior sistema neuromórfico da Intel desenvolvido até hoje. A novidade integra 768 processadores de busca neuromórfica Loihi em um chassi do tamanho de cinco servidores padrão.

Os processadores Loihi são inspirados no cérebro humano. Da mesma forma que o nosso cérebro, o Loihi é capaz de processar cargas de trabalho de alta demanda de forma até mil vezes mais rápida e dez mil vezes mais eficiente do que os processadores convencionais. O Pohoiki Springs é o próximo passo no escalonamento dessa arquitetura e avaliação de seu potencial na resolução de problemas de IA, além de uma ampla gama de desafios complexos do ponto de vista computacional. Os pesquisadores da Intel acreditam que o paralelismo extremo e a sinalização assíncrona dos sistemas neuromórficos podem proporcionar ganhos significativos de desempenho em níveis de energia muito menores em comparação com os computadores convencionais mais avançados disponíveis atualmente.

Oportunidade de escalonamento: Na natureza, até mesmo os menores organismos são capazes de resolver problemas complexos. Muitos insetos, por exemplo, são capazes de rastrear objetos visualmente, navegar e evitar obstáculos em tempo real, apesar de seus cérebros terem menos de um milhão de neurônios.

De forma parecida, o Kapoho Bay, menor sistema neuromórfico da Intel, é formado por dois processadores Loihi com 262.000 neurônios e capaz de administrar uma série de cargas de trabalho em tempo real. Pesquisadores da Intel e da INRC já demonstraram a capacidade do Loihi de reconhecimento de gestos em tempo real, leitura de braile por meio de pele artificial de última geração, orientação usando pontos de referência registrados visualmente e aprendizado de novos padrões de odores – tudo isso com consumo de poucos milliwatts. Até agora, esses exemplos demonstraram escalabilidade excelente, com execução mais rápida de problemas complexos e maior eficiência do que em soluções convencionais. Isso reflete o poder de escalonamento dos cérebros encontrados na natureza, de insetos a seres humanos.

Com 100 milhões de neurônios, o Pohoiki Springs aumenta a capacidade neural do Loihi com o equivalente à capacidade de um cérebro de mamífero de pequeno porte. Trata-se de um passo importante no apoio a cargas de trabalho neuromórficas cada vez maiores e mais sofisticadas. Esse sistema forma a base para um futuro autônomo e conectado, que irá precisar de novas abordagens das ações em tempo real e processamento de dados dinâmico.

Como será usado: Os sistemas neuromórficos da Intel, incluindo o Pohoiki Springs, estão na fase de pesquisa e ainda não devem substituir os sistemas computacionais convencionais. Na verdade, são uma ferramenta para que os pesquisadores possam desenvolver e personalizar novos algoritmos de inspiração neural para atividades em tempo real, como processamento, solução de problemas, adaptação e aprendizado.

Membros da INRC terão acesso e poderão construir aplicações com o Pohoiki Springs através da nuvem usando os componentes Nx SDK da Intel e outros com contribuição da comunidade.

Exemplos de algoritmos promissores e de alta escalabilidade sendo desenvolvidos para Loihi incluem:

  • Satisfação de restrições: Problemas de satisfação de restrições são comuns no mundo real, da partida de Sudoku ao agendamento de passagens aéreas e planejamento de entrega de encomendas. São situações que exigem a avaliação de muitas soluções potenciais a fim de identificar aquela que irá atender restrições específicas. O Loihi é capaz de acelerar tais problemas por meio da exploração em paralelo de várias soluções e a alta velocidade.
  • Busca por gráficos e padrões: Diariamente, as pessoas pesquisam por estruturas de dados baseadas em gráficos em busca das melhores rotas e de padrões correspondentes para obter instruções de direção ou reconhecer rostos, por exemplo. O Loihi já se mostrou capaz de identificar as rotas mais curtas em gráficos e imagens semelhantes com rapidez.
  • Problemas de otimização: As arquiteturas neuromórficas podem ser programadas para que ao longo do tempo seu comportamento dinâmico otimize matematicamente os objetivos específicos. Esse comportamento pode ser aplicado para solucionar problemas de otimização no mundo real, como o aumento de largura de banda de um canal de comunicação sem fio ou alocação de um portfólio de ações para minimização de risco a uma taxa-alvo de retorno.

Sobre computação neuromórfica: Os processadores comuns de uso geral, como CPUs e GPUs, são ótimos para tarefas que são difíceis para os seres humanos, como cálculos matemáticos de alta precisão. Mas a tecnologia é aplicada de forma cada vez mais diversa. Da automação à IA e além, existe uma necessidade crescente por computadores que possam operar de forma mais humana, processando dados sem estrutura em tempo real, enquanto se adaptam a mudanças. Esse desafio leva ao desenvolvimento de novas arquiteturas cada vez mais especializadas.

A computação neuromórfica constitui uma forma totalmente nova de pensar a arquitetura da computação desde a base. O objetivo é aplicar as descobertas mais recentes da neurociência na criação de processadores que trabalhem de forma cada vez mais parecida com o cérebro humano, não como um computador. Os sistemas neuromórficos conseguem replicar em hardware a forma de organização, comunicação e aprendizado dos neurônios. A Intel enxerga o Loihi e demais processadores neuromórficos como o próximo passo na definição da computação programável que irá atender a demanda crescente por dispositivos inteligentes e cada vez mais versáteis.

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