נחשף שבב המשלב נוירונים וסינפסות דיגיטליות עם 5.4 מיליארד טרנזיסטורים

דף הבית >> פיתוחים חדשים וצ'יפים >> נחשף שבב המשלב נוירונים וסינפסות דיגיטליות עם 5.4 מיליארד טרנזיסטורים
נחשף שבב מהפכני המשלב נוירונים וסינפסות דיגיטליות עם 5.4 מיליארד טרנזיסטורים
מאת: חיים חביב, 10.8.14, 14:30השבב החדש של יבמ

השבב שקול למיליון נוירונים ו-256 מיליון סינפסות בצריכת הספק מזערית של 70 מילי-ואט . פריצת הדרך מניחה יסודות לדור חדש של מחשבים, ששואבים השראה ממבנה המוח ומאופן פעולתו.

יבמ חשפה שבב חדש המשלב נוירונים וסינפסות דיגיטליות ומציע, לראשונה, 256 מיליון סינפסות ברות תכנות. השבב - IBM SyNAPSE Chip, שמכיל 5.4 מיליארד טרנזיסטורים, הוא הראשון מסוגו  הנבנה עם יכולת ייצור סדרתית ואחד משבבי ה-CMOS הגדולים ביותר, שנבנו אי-פעם. למרות ביצועיו הגבוהים השבב דל הספק - רק 70 מילי-ואט בעבודה בעומס מלא ובחישובים בזמן אמת (נתונים הנמוכים בסדרי גודל בהשוואה למיקרו-מעבדים מוכרים). פריצת הדרך הטכנולוגית של יבמ נחשפה השבוע בכתב העט המדעי Science, בשיתוף פעולה עם Cornell Tech ומהווה סימן דרך משמעותי בדרך להצגת מחשבים בעלי יכולות קוגניטיביות.

השוואה בין יכולות העיבוד וצריכת האנרגיה של המוח האנושי ובין אלה של מחשבים מקובלים אינה מחמיאה לטכנולוגיה עליה מבוסס עולם המחשוב. על מנת לגשר על פערי הביצועים, פיתחו מדענים ביבמ מערכת ייחודית: ארכיטקטורת מחשב חדשה לחלוטין השואבת השראה מעולם מדעי המוח, ומציעה טווח מדרוג ורמת יעילות גבוהה משמעותית מזו של הארכיטקטורה, שהגה פון ניומן בשנת 1946, ששימשה עד כה בסיס לעולם המחשוב.

השבבים החדשים, דור שני בפרויקט המחקר והפיתוח, שהחל לפני כעשור, משלבים עקרונות, שהוצגו באב-טיפוס לליבת עיבוד בודדת אותו חשפה יבמ ב-2011, יחד עם סביבת תוכנה חדשה לחלוטין ושפת תכנות חדשה, שנחשפה עם הסימולטור של השבב בשנת 2013.
השבב הקוגניטיבי החדש כולל רשת דו-מימדית של 4,096 ליבות עיבוד נוירו-סינפטיות, שכל אחת מהן משלבת זיכרון, כושר עיבוד ויכולת תקשורת ופועלת במתכונת מונחית-אירועים מוגדרים, מקבילים, וביכולות אל-כשל. כדי לאפשר הרחבת המערכת מעבר לגבולות השבב הבודד, ניתן לצרף שבבים נוספים הקשורים זה לזה באופן שקוף, לבניית תשתית למחשבי-על עתידיים המבוססים על נוירו-סינפטות.

פריצת הדרך של יבמ מניחה יסודות לעולם חדש לחלוטין של מחשבים, השואבים השראה ממבנה המוח ומאופן פעולתו. זאת, הודות לארכיטקטורה חדשה, קנה מידה וטווח הרחבה שלא היו מוכרים בעבר, יעילות חסרת תקדים בכל הנוגע לצריכת הזרם ומהירות העיבוד ושיפור טכנולוגיות התכנון ברמת השבב. ביבמ מעריכים, שהשבבים החדשים יאפשרו לפתח דורות חדשים של מערכות מידע ולהציג נקודת מפנה בהיסטוריה של עולם המחשוב.

סוכנות המחקר הביטחוני המתקדם (DARPA) של ארה"ב השקיעה עד כה בפרויקט כ-53 מיליון דולרים במסגרת תכנית "מערכות אלקטרוניקה במורפולוגיה נוירונית בעלות כושר מדרוג והסתגלות פלאסטית". כיום שותפות לפרויקט Cornell Tech  ו-IniLabs.
השבב יוצר בטכנולוגיית 28 ננומטר של סמסונג, שמאפשרת צפיפות גבוהה של זיכרון ושילוב טרנזיסטורים המאופיינים ברמה נמוכה במיוחד של דלף זרם. תכנון המעגלים בשבבים החדשים מונחי-האירועים המשולבים מתבסס על מתודולגיית תכנון א-סינכרוני, שפותחה ב-Cornell Tech ושוכללה בשת"פ עם IBM מאז 2008. שילוב תהליכים וטכנולוגיות מתקדמות לצד הארכיטקטורה החדשה והייחודית הובילו לצפיפות גבוהה ולצריכת הספק של 20 מילי-ואט לסנטימטר רבוע – כ-4 סדרי גודל פחות ממיקרו-מעבדים מוכרים בתעשייה.

השבב החדש נשען על סביבת אקולוגית מקיפה הכוללת סימולטור, תפיסת תכנות, אלגוריתמיקה ויישומים, מודלים לעיצוב אבות-טיפוס, מפרט של הרכיבים הנוירונים והנחיות בתחום מחשוב העל אותו ניתן ליישם על גבי השבבים החדשים. הסביבה האקולוגית המקיפה הזאת תומכת בכל היבטי מחזור חיי התכנות משלב התכנון והעיצוב המוקדם דרך הפיתוח ועד לניפוי שגיאות, התקנת היישום והפעלתו. על מנת לקדם את הטכנולוגיה החדשה הזאת תכננה יבמ תכנית לימודים מקיפה המיועדת לאוניברסיטאות, לקוחות, שותפים עסקיים ועובדי החברה.

הסביבה החדשה של יבמ חושפת מהלך המיועד לקרב את תהליכי העיבוד אל הנתונים עצמם. כך, למשל, אפשר יהיה לקלוט כמויות עתק של נתונים מחיישנים, לנתח אותם ולשלב מידע בזמן אמת במתכונת תלוית-הקשר, ולהתמודד עם חוסר הבהירות המאפיין לא פעם מערכות מורכבות הפועלות בזמן אמת. המערכת בנויה להתמודד עם מגוון רחב של בעיות, החל מראייה ממוחשבת, דרך שילוב נתונים ממספר גדול של חיישנים ומקורות, ועד לשילוב בינה השואבת השראה מאופן הפעולה של המוח האנושי.

במבט צופה פני עתיד, מפתחת יבמ מחשבי על באמצעות שילוב מספר רב של שבבים על גבי לוח אחד ויצירת מערכות, שתוכלנה להתרחב עד כדי 100 מיליארד סינפסות ויותר.

הארכיטקטורה החדשה תוכננה לנצל גם יכולות טכנולוגיות עתידיות, דוגמת מבנה שבבים תלת-מימדי ולוגיקות חדשניות שיאפשרו לצמצם אף יותר את צריכת הזרם, לדחוס רכיבים למארז צפוף יותר ולהציג מהירויות גבוהות יותר.

מקבילה סיליקונית של המוח
שבבי העיבוד הנוירו-סינפטי החדשים של יבמ מציגים תפנית פורצת דרך בחשיבה המסורתית של תכנון ובניית מערכות מחשב. השבבים החדשים יוצרים מקבילה אלקטרונית לפעולת הנוירונים והסינפסות במערכות ביולוגיות דוגמת המוח. ההקבלה מתאפשרת הודות לשימוש באלגוריתמים חכמים ובמעגלי סיליקון בתכנון חדשני.

מחשבים קוגניטיביים, שייבנו סביב שבבים אלה, לא יתוכנתו באופן המסורתי המוכר כיום בעולם מערכות המידע. במקום תכנות כזה, צפויים מחשבים קוגניטיביים ללמוד מהניסיון, לזהות הקשרים ומתאמים (קורלציות), להציג השערות, לזכור ללמוד ולהפיק לקחים מהתוצאות ולמעשה לחקות את אופן הפעולה של המוח האנושי ואת תהליכי הלמידה המוכרים לנו.

להשגת יעדים אלה, שילבו מדעני יבמ עקרונות מעולם הנאנו-טכנולוגיה, חקר המוח ומחשוב-על.

פרויקט SyNAPSE מיועד לבנות מערכת המסוגלת לא רק לנתח מידע מורכב המתקבל ממספר רב של חיישנים ומקורות חיצוניים אלא גם לארגן באופן דינמי את מסלולי החיווט הפנימי שלה, על בסיס האינטראקציה עם הסביבה, בתהליכים המקבילים לאלה, שבו מצליח המוח ללמוד ולשנות דפוסי התנהגות תוך שימוש בהספק נמוך.

הפרויקט החדש צועד הרחק אל מעבר לתפיסה, שהתווה פון ניומן, ששולטת ב-50 השנים האחרונות בעולם המחשוב. יישומי מחשוב עתידיים צפויים לדרוש גמישות פונקציונאלית, שאינה קיימת כיום במערכות המוכרות לנו. השבבים החדשים הם צעד חשוב בהתפתחות המחשבים ממערכות חישוב למערכות לומדות. ביבמ מעריכים, שאנו בראשיתו של דור חדש של מחשבים ויישומים חדשים של מחשבים אלה בעולם העסקים, המדע והממשל.

למרות שהשבבים החדשים אינם משלבים רכיבים ביולוגיים, משתמשים המעבדים הקוגניטיביים של יבמ במעגלי סיליקון השואבים השראה מפעולת המוח. כך, אפשר לבנות מה שמכונה ביבמ "ליבה נוירו-סינפטית". זו כוללת זיכרון משולב המקביל לזה, שבסינפסות במוח האנושי, לצד כושר עיבוד מקביל לזה של הנוירונים ותקשורת המקבילה לזו של האקסונים במוח.

ארכיטקטורת המחשוב הקוגניטיבי של יבמ נשענת על רשת ליבות הפועלות על גבי שבב בודד על מנת ליצור מערכת משולבת אחת של חומרה ותוכנה. הארכיטקטורה החדשה מהווה כאמור מהפך מהותי מתפיסות המחשוב המסורתיות, וצפויה להניח יסוד למכונות יעילות יותר בהיבט צריכת חשמל וללא צורך בתכנות מוקדם. השילוב בין הזיכרון ובין המעבד ברמת הליבה הבודדת מחקה למעשה את אופן החשיבה במוח המונחית ע"י אירועים וקלט חיצוני ומתבצעת בתהליך מבוזר ומקבילי.

בטווח הארוך חותרת יבמ לבנות מערכת שבבים, שתכלול 10 מיליארד נוירונים ומאות מיליוני סינפסות ותצרוך הספק של קילו-ואט יחיד בנפח כולל של פחות מ-2 ליטר.

שבבים עתידיים יוכלו לעבד נתונים מסביבות מורכבות המאפיינות את העולם האמיתי באמצעות מגוון רחב של חיישנים ולפעול בדרכים שונות כדי להגיע למתכונת תגובה מתואמת ותלוית הקשר.

כך, למשל, תדענה מערכות קוגניטיביות המנטרות נתוני אקלים לצורך תכנון אספקת מים לטווח ארוך לנתח את הנתונים המתקבלים מהשטח לגבי טמפרטורה, לחץ ברומטרי, משתני גאות ושפל ולחזות שינויים במשקעים ואת צורכי מערכות המים מצד אחד, כמו גם להפיק התראות צונאמי מצד שני. בדומה לכך, יוכלו רמזורים לנטר את נתוני התנועה בצומת כדי להתאים את מחזורי הפעילות שלהם לעומסים בפועל ולכוונן עצמם שוב ושוב עם כל שינוי בתנועה.

למידע נוסף ראו להלן את האינפוגרמה IBM SyNAPSE Chip
(לחיצה על התמונה מגדילה אותה)
אינפוגרפיה



 
 
Bookmark and Share


 


לוח מודעות
יזמים? יש לכם רעיון מבריק? נפתחה ההרשמה למחזור הראשון של TLV Generator. ההרשמה - כאן

חנות המוצרים המובילה מסין -Chinabuy בעברית ובמחירי מבצע מטורפים

ניוזלטר שלישי של האתר הופץ לנרשמים לאתר - ניתן לצפייה כאן.

ניוזלטר שני של האתר הופץ לנרשמים לאתר - ניתן לצפייה כאן.

ניוזלטר ראשון של האתר הופץ לנרשמים לאתר - ניתן לצפייה כאן.

מחפש מחקרים? מאות מחקרים עדכניים מהשנה האחרונה מצויים כאן

מחפש תוכנות חופשיות? תוכל למצוא משחקים, תוכנות לפרטיים ותוכנות לעסקים, תוכנות לצילום ותמונות, הכל בחינם.


מעוניין לבנות ולתפעל אתר אישי או עסקי מקצועי? לחץ כאן.

לוח אירועים וכנסים של עולם ההיי-טק - כאן.
 




לוח האירועים המלא לגולשים מצוי כאן.

15-16.2.17 - GLOBAL INVESTOR SUMMIT OurCrowd    

6-7.3.17 - BrainTech 2017 

22.3.17 - GEMIC - TLV

29/3/17 - Telco2017 - תערוכת מוקדים טלפוניים  

25-29/6/17 - Cyber Week 2017  

 

הכי ניצפים 

דירוג הסמאטרפונים הטובים ביותר בעולם לדצמבר 2016 עפ"י Business Insider - כאן

מה כן מקדם אתרים ועסקים באינטרנט? לא העלוקות שחיות סביב גוגל ופייסבוק - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק א': בזק - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק ג' - ההפסד הצרכני - כאן

כמה מפסידים בביצועים של הפס הרחב במעבר ל"שוק הסיטונאי"? - הרבה - כאן

מה שלא מספרים לכם: כיצד בזק תמרנה את מחירי השוק הסיטונאי עד 2018 - כאן

למה מבלבלים את המוח לציבור בנושא המכונה "שוק סיטונאי"? - כאן

למה בכלל צריך להחליף / לרכוש נתב במעבר ל"שוק סיטונאי"? - כאן

התרגיל לחיסול "השוק הסיטונאי" כבר כמעט מוכן, קוראים לו Vectoring - כאן

כל מי שכביכול "נטש את בזק" ב"שוק סיטונאי" יחזור לבזק תוך שנה-שנתיים - כאן

הפלופ הבא של "השוק הסיטונאי" שירות SLU (שבלעדיו הנוטשים יחזרו לבזק) - כאן

ביבי נתניהו הקשיב לקריאת Telecom News: פיטר לאלתר את אבי ברגר - כאן

חי בסרט: סמנכ"ל הכלכלה במש' התקשורת בטוח שהתכנית שחיבר תצא לפועל - כאן

מכרז התדרים ל-LTE הסתיים (בחלוקת תדרים) בדיוק כמו שהחל: בפלופ - כאן

חשיפת המספרים מאחורי משבר האנטנות: בשנה האחרונה פורקו 721 אנטנות - כאן

איך אני יודע כמה מגהרץ יש בחיבור LTE? מי ספק הסלולר המהיר בישראל? - כאן

חשיפת המחדל המדהים המוסתר מהציבור של הרס רשתות הסלולר - כאן

חשיפת מה שאילנה דיין לא פרסמה ב"ערוץ 2" על תעלולי השר משה כחלון - כאן

20 המובילים ומקבלי הצל"ש בשנת 2015 בעולם התקשורת וההייטק הישראלי - כאן

האם נטפליקס זקוקה לרישיון כדי לפעול, לשדר ולמכור שירותים בישראל? - כאן

איך רבע מיליון לקוחות נפלו בפח ועברו להסדר המכונה בטעות "שוק סיטונאי" - כאן

ההגנה המושלמת על הגלישה ניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף - כאן

מבחן דרך: חיבור VPN - האם זו ההגנה המושלמת על הגלישה ועל הפרטיות? - כאן

איגוד האינטרנט התקין מערכת המסכנת את חברות האינטרנט וגולשי האינטרנט - כאן

TLV Generator נולד - התכנית שהופכת כל רעיון למוצר (MVP) תוך 120 יום - כאן

20 המובילים ומקבלי הצל"ש בשנת 2016 בעולם התקשורת וההייטק הישראלי - כאן
 
זרקור חברות
 
MediaVenus
 
TLV-Generator
 
 
Telecom Experts
 
NordVPN
 
עדן אימון עסקי
 
כמה זה? השוואת מחירים
 
TLV-Generator
 
ChinaBuy
 
טלי וייס
 
 
 
Slideshare Linkedin Twitter
Youtube Instagram Facebook
Google+ live Zappix
Bitly Vimeo Pinterest
אנדרואידאנדרואיד-ברקוד אפל ברקודאפל

 
 מפת הביטקוין   מהירות גלישה Your IP שירותנט
לייבסיטי - בניית אתרים