Зачем нам нейроморфные процессоры? | Блог Касперского

[KL FC Bot]

Недавно «Лаборатория Касперского» объявила об инвестициях в компанию «Мотив НТ», разрабатывающую собственный нейроморфный процессор «Алтай». Давайте разберемся, что же такое нейропроцессоры, чем они отличаются от обычных и почему это очень перспективное направление развития компьютерной техники.

Компьютерный мозг

В любом современном компьютере, планшете, смартфоне, цифровом плеере есть процессор — универсальное устройство, созданное для выполнения программ. Принципы работы традиционного процессора были заложены еще в сороковых годах прошлого века и не особо менялись: CPU считывает команды и выполняет их по очереди. Любая программа на уровне, который понятен процессору, разбита на самые простые задачи. Она состоит из команд вроде «считать из памяти», «записать в память», «сложить два числа», «умножить», «разделить» и так далее. Нюансов работы процессоров много, но для нашей сегодняшней темы важно, что процессоры долгое время могли выполнять только одну операцию за цикл работы. Этих циклов могло быть очень много — сначала сотни тысяч, потом миллионы, а теперь и миллиарды в секунду. Тем не менее до недавнего времени (до середины первого десятилетия XXI века) в типичном домашнем компьютере или ноутбуке было не более одного процессора.

Многозадачность, или возможность выполнять одновременно несколько программ на одном процессоре, достигалась за счет распределения ресурcов: несколько циклов или тактов отдаем одной программе, потом передаем ресурсы другой, потом третьей и так далее. Когда в продажу поступили доступные по цене многоядерные процессоры, появилась и возможность более эффективно распределять ресурсы. Не только запускать разные программы на разных ядрах, но и выполнять одну программу на нескольких ядрах одновременно. Поначалу это было нелегкой задачей, многие программы еще некоторое время не были оптимизированы для многоядерных или многопроцессорных систем.

Современные процессоры, которые доступны обычному пользователю в магазине, могут иметь 16 или даже 32 вычислительных ядра. Это внушительная цифра, но далеко не максимальная даже в обычной технике для потребителя. Так, в видеокарте Nvidia GeForce 3080Ti установлено 10 240 вычислительных ядер! Почему такая разница? Дело в том, что традиционные процессоры гораздо сложнее вычислительных ядер в видеокарте. Обычные процессоры выполняют ограниченный набор простых функций, но специализированные вычислительные модули в видеокарте еще примитивнее, они способны только на совсем уж элементарные операции. Зато они делают это быстро и особенно выгодны там, где нужно выполнять миллиарды таких операций в секунду. Как в играх, где, например, для расчета освещенности сцены нужно сделать очень много относительно простых вычислений для каждой точки в изображении.

Несмотря на такую специфику, вычислительные устройства обычных центральных процессоров или видеокарт мало чем фундаментально отличаются друг от друга. Нейроморфные процессоры (ура, вот они!) отличаются от них радикально. Они не пытаются реализовать набор элементов для выполнения арифметических операций, последовательно или параллельно. В них исследователи делают попытку воспроизвести структуру человеческого мозга!

 

View the full article