[MWC 2015] Qualcomm zaskoczył konkurencję, w Snapdragonie 820 umieścił neuroprocesor

Pionierem w dziedzinie układów neuromorficznych, czyli takich,które naśladują w swojej architekturze sieci nerwowe, jestniewątpliwie IBM – ale to raczej nie IBM wprowadzi je podstrzechy. Dzisiaj na Mobile World Congress w Barcelonie Qualcommujawnił interesujące informacje o neuromorficznym układzie Zeroth,który po latach prowadzonych nad nim prac wreszcie ujrzy światłodzienne jako element składowy procesora Snapdragon 820. W ten sposóbSnapdragony staną się najbardziej innowacyjnymi spośród mobilnychprocesorów, oferującymi możliwości niespotykane u konkurencji.

Po raz pierwszy Qualcomm przedstawił założenia neuromorficznegoukładu (określanego także jak NPU – Neural Processing Unit) w2013 roku. Wynikało z nich, że NPU będzie naśladowało nie tylkoprocesy percepcyjne człowieka, ale też będzie w stanie się uczyć,podobnie jak uczą się biologiczne mózgi. Nazwa całej platformy –Zeroth – została zapożyczona z cyklu powieści „Fundacja”Isaaca Asimova, jako nawiązanie do Zerowego Prawa Robotów: robotnie może skrzywdzić ludzkości, lub poprzez zaniechanie działaniadoprowadzić do uszczerbku dla ludzkości.

Zaprezentowany rok później diagram architektury niewiele nowegowniósł – ot dowiedzieliśmy się, że NPU zapewni programowalne neurony, będzie przechowywało w RAM stany połączeń synaptycznych, możliwe ma być też proste skalowanie liczby zastosowanych w układzie neuronów (SN1 …SNn). Daleko temu było oczywiście do opracowanego przezIBM czipu TrueNorth,zawierającego 4096 rdzeni i 5,4 mld tranzystorów, ale też o innezastosowania tu chodzi: o ile IBM myślał przede wszystkim o kartachrozszerzeń do swoich serwerów z procesorami Power, Qualcomm szukałczegoś, co zmieści się w układzie SoC stosowanym w urządzeniachmobilnych.

Do czego więc miałby się Zeroth przydać w smartfonie? Qualcommmówi o urządzeniach, które będą uczyły się zachowań swoichużytkowników. Nauka ta nie pójdzie w las, lecz w chmurę, tak bywykorzystać ją mogły wszystkie inne urządzenia, które wpadnąnam później w ręce. W ten sposób dzięki NPU smartfon wzbogacisię o inteligentnego administratora, który przygotuje optymalne dladanej osoby ustawienia, wykorzysta najlepsze w danej sytuacjipołączenia sieciowe, czy zablokuje złośliwe oprogramowanie,rozpoznając je po wzorcu zachowań. Ma także poradzić sobie zrozpoznawaniem fizycznego otoczenia, czy gestów i mimiki swojegowłaściciela.

Wraz ze swoim NPU Qualcomm chce zaoferować całą platformęprogramistyczną, Zeroth Neural Network Tools. Oprócz typowychnarzędzi deweloperskich dla języka HLND (High Level NetworkDescription Language) otrzymamy w niej pakiet bibliotek z funkcjamirealizowalnymi na neuromorficznych czipach oraz emulatory NPU:software'owy (działający na dowolnym PC z Linuksem) oraz sprzętowy(wykorzystujący układy FPGA od Xilinksa).

Zaangażowanie Qualcomma w budowę takiej platformy to dobrawiadomość, ale trzeba pamiętać, że opanowanie programowaniatakiego sprzętu może okazać się trudniejsze, niż sądzimy.Programy dla NPU nie będą już liniowe, a ich logika będziewbudowana w samą sieć. Znalezienie właściwych form reprezentacjii metod trenowania takich układów będzie wymagało jeszcze wieluprzełomów teoretycznych, podobnie jak stworzenie adekwatnejarchitektury sprzętowej dla asynchronicznej logiki, opracowaniealgorytmów pozwalających na lepszą alokację zasobów w wysocerównoległych systemach czy stworzenie języków programowania iabstrakcji lepiej ujmujących ich naturę. Rok temu Jeff Gehlhaar zQualcomm Research przyznał, że jego firma sama tego wszystkiego niezdoła zrobić i wezwał społeczność naukową do współpracy.

Czy w ten sposób komputer zostanie wynaleziony na nowo? Niezdziwilibyśmy się, gdyby faktycznie z inicjatywy tej zrodziło sięcoś naprawdę wielkiego. Zeroth zaistniał jako złożenie trzechtrendów w technice i nauce – postępu w neuronauce, kresie prawaskalowania Dennarda i coraz bardziej imponujących osiągnięćwynikających z postępu w teorii sieci neuronowych. BadaczeQualcommu mówią, że dziś wreszcie nastał czas sztucznegorozumowania.

Warto wspomnieć, że zapowiedziany na ten rok Snapdragon 820 tojednak nie tylko zintegrowane NPU. Procesor przyniesie długowyczekiwany, 64-bitowy nowy rdzeń Qualcomma, o nazwie Kryo. Póki cowiadomo, że będzie on zgodny ze zbiorem instrukcji ARMv8 i wykonanyw jednym z *wiodących procesów *FinFET,co zapewne oznacza wykorzystanie 16 nm od TSMC lub 14 nm od Samsunga.