El sistema basado en la nube estará disponible para miembros de la Comunidad de Investigación Neuromórfica de Intel (INRC) y ampliará su trabajo neuromórfico para resolver problemas mayores y más complejos. “Pohoiki Springs expande más de 750 veces nuestro chip de investigación neuromórfica Loihi y opera con un consumo inferior a 500 vatios. El sistema permite a nuestros socios de investigación explorar formas de acelerar cargas de trabajo que se ejecutan lentamente en las arquitecturas convencionales actuales, incluyendo sistemas de informática de alto rendimiento (High-Performance Computing, HPC)”. — Mike Davies, Director del Laboratorio de Informática Neuromórfica de Intel.
En Qué Consiste: Pohoiki Springs es un sistema adaptado a racks de centros de datos y constituye el mayor sistema de informática neuromórfica desarrollado por Intel hasta la fecha. El sistema integra 768 chips de investigación neuromórfica Loihi en el interior de un chasis del tamaño de cinco servidores estándar.
Los procesadores Loihi se inspiran en el cerebro humano. Al igual que el cerebro, los chips Loihi son capaces de procesar ciertas cargas de trabajo exigentes hasta 1.000 veces más rápido y con una eficiencia 10.000 veces mayor que los procesadores convencionales. Pohoiki Springs representa el siguiente paso en el escalado de esta arquitectura con el potencial para resolver no solamente cuestiones de IA, sino también una amplia gama de problemas difíciles desde el punto de vista informático. Los investigadores de Intel creen que el extremo paralelismo y señales asíncronas de los sistemas neuromórficos pueden proporcionar mejoras de rendimiento significativas con unos niveles de consumo notablemente menores que los ordenadores convencionales más avanzados disponibles en la actualidad.
La Oportunidad para el Escalado: En el mundo natural, incluso algunos de los organismos vivos de menor tamaño son capaces de resolver problemas informáticos notablemente complejos. Por ejemplo, muchos insectos pueden rastrear objetos visualmente, navegar y evitar obstáculos en tiempo real, a pesar de tener cerebros con menos de 1 millón de neuronas.
De manera similar, el sistema neuromórfico más pequeño de Intel, Kapoho Bay, se compone de dos chips Loihi con 262.000 neuronas y es capaz de ejecutar varias cargas de trabajo perimetrales en tiempo real. Investigadores de Intel e INRC han demostrado la capacidad de Loihi de reconocer gestos en tiempo real, leer braille mediante una nueva piel artificial, orientar la dirección de desplazamiento empleando marcadores de terreno visuales y aprender nuevos patrones odoríferos, todo ello con un consumo de tan solo unas decenas de milivatios. Hasta ahora, estos ejemplos de escala reducida han mostrado una excelente capacidad de expansión, mientras que problemas de mayor envergadura se han ejecutado de forma más rápida y eficiente con Loihi que con soluciones convencionales. Estas observaciones reflejan la capacidad de escalado de los cerebros en el mundo natural, desde insectos al ser humano.
Con 100 millones de neuronas, Pohoiki Springs aumenta la capacidad neuronal de Loihi hasta el nivel del cerebro de un mamífero de pequeño tamaño. Se trata de un paso clave en el camino hacia cargas de trabajo con mucho mayor volumen y nivel de sofisticación. El sistema sienta las bases para un futuro autónomo y conectado, que requerirá de nuevos enfoques para procesar datos de manera dinámica y en tiempo real.
Cómo será Empleado: Los sistemas neuromórficos de Intel, como Pohoiki Springs, todavía se encuentran en fase de investigación y su objetivo no es reemplazar los sistemas informáticos convencionales. En lugar de ello, proporcionan a los investigadores una herramienta para desarrollar y caracterizar nuevos algoritmos inspirados en arquitectura neuromórfica para el procesamiento de datos, resolución de problemas, adaptación y aprendizaje en tiempo real.
Los miembros de INRC podrán acceder a y construir aplicaciones mediante Pohoiki Springs a través de la nube, utilizando los kits de desarrollo (SDK) Nx de Intel y componentes de software generados por la comunidad.
Algunos ejemplos de algoritmos prometedores con alta escalabilidad que están siendo desarrollados para Loihi incluyen:
Cumplimiento de limitaciones: los problemas de cumplimiento de limitaciones se encuentran presentes en todos los ámbitos del mundo real, desde el juego de Sudoku a las programaciones de las aerolíneas o la planificación de rutas de entrega de paquetes. Estos problemas requieren valorar un elevado número de soluciones potenciales para identificar aquella (o el grupo reducido) que cumplen unas limitaciones concretas. Loihi puede acelerar estos problemas explorando múltiples soluciones diferentes en paralelo y a alta velocidad.
Búsqueda de gráficos y patrones: cada día, múltiples usuarios buscan estructuras de datos basadas en gráficos para encontrar rutas óptimas y patrones con elevada correspondencia, por ejemplo para obtener direcciones al conducir o reconocer caras. Loihi ha demostrado la capacidad de identificar rápidamente las rutas más cortas en gráficos y realizar búsquedas de imágenes similares.
Problemas de optimización: las arquitecturas neuromórficas pueden ser programadas para que su comportamiento dinámico optimice objetivos específicos de forma matemática a lo largo del tiempo. Este comportamiento puede aplicarse para resolver problemas de optimización en el mundo real, como maximizar el ancho de banda en canales de comunicación inalámbrica o asignar una cartera de acciones para minimizar el riesgo con una tasa de retorno concreta a plazo fijo.
Acerca de la informática neuromórfica: los procesadores tradicionales de uso general, como las CPUs y GPUs, son especialmente eficaces en tareas que resultan difíciles para los seres humanos, como operaciones matemáticas de alta precisión. Pero el papel y aplicaciones de la tecnología se están expandiendo. Desde la automatización a la IA y más allá, cada vez existe una mayor necesidad de ordenadores que operen de un modo similar al ser humano, procesando datos no estructurados y con gran volumen de ruido en tiempo real, adaptándose a los cambios. Este reto impulsa arquitecturas nuevas y especializadas.
La informática neuromórfica ofrece un replanteamiento completo de la arquitectura informática, partiendo desde la base. El objetivo consiste en aplicar los últimos descubrimientos de la neurociencia para crear chips que operen menos como los ordenadores tradicionales y más como el cerebro humano. Los sistemas neuromórficos replican la forma en la que se organizan, comunican y aprenden las neuronas a nivel de hardware. Intel concibe Loihi y los futuros procesadores neuromórficos como la definición de un nuevo modelo de informática programable capaz de responder a la creciente demanda global de dispositivos inteligentes ubicuos.
