英特爾推出Loihi 2和全新Lava軟件框架，攜手更多合作伙伴推動神經(jīng)擬態(tài)計算進一步發(fā)展

第二代研究芯片采用了預(yù)生產(chǎn)版本的Intel 4制程工藝，可增長至100萬個神經(jīng)元，并新增開放軟件框架，以加速開發(fā)者創(chuàng)新和商業(yè)化進程

英特爾于2021年9月推出其第二代神經(jīng)擬態(tài)研究芯片Loihi 2，支持新型神經(jīng)啟發(fā)算法和應(yīng)用，同時提供更快的處理能力，更大資源密度和更高能效。（圖片來源：英特爾公司）

今天，英特爾推出第二代神經(jīng)擬態(tài)研究芯片Loihi 2以及用于開發(fā)神經(jīng)啟發(fā)應(yīng)用的開源軟件框架Lava，標(biāo)志著英特爾在先進神經(jīng)擬態(tài)技術(shù)上不斷取得進展。

英特爾神經(jīng)擬態(tài)計算實驗室總監(jiān) Mike Davies 表示：“Loihi 2和Lava軟件框架從多年來使用Loihi的合作研究項目中收獲洞察。第二代芯片極大地提高了神經(jīng)擬態(tài)處理的速度、可編程性和容量，擴大了在功耗和時延受限的智能計算應(yīng)用上的用途。英特爾正在開源Lava，以滿足在實踐中對軟件融合、基準(zhǔn)測試和跨平臺合作的需求，并加快商業(yè)可行性的進程?！?

神經(jīng)擬態(tài)計算借鑒了神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)取得的洞察，開發(fā)出功能更類似大腦的芯片，追求在一系列邊緣應(yīng)用中實現(xiàn)能效、計算速度和學(xué)習(xí)效率的數(shù)量級提升，包括從視覺、語音和手勢識別到搜索檢索、機器人和約束優(yōu)化問題。

迄今為止，英特爾及合作伙伴已展示了機械臂、應(yīng)用神經(jīng)擬態(tài)芯片的人造皮膚和嗅覺傳感等應(yīng)用。

關(guān)于Loihi 2：該款研究芯片整合了過去三年使用第一代研究芯片的收獲，并充分利用英特爾制程技術(shù)和異步時鐘設(shè)計模式的進展。

Loihi 2的進步使該架構(gòu)得以支持新型神經(jīng)啟發(fā)算法和應(yīng)用，提供高達10倍的處理速度，實現(xiàn)每個芯片最多有 100 萬個神經(jīng)元的高達15倍的資源密度，并同時提高能效。得益于與英特爾技術(shù)開發(fā)團隊的密切合作。Loihi 2采用了預(yù)生產(chǎn)版本的Intel 4制程節(jié)點，這凸顯出Intel 4制程工藝的良好進展。與以往的制程技術(shù)相比，Intel 4制程節(jié)點采用的極紫外光刻（EUV）技術(shù)簡化了布局設(shè)計規(guī)則，使Loihi 2的快速開發(fā)成為可能。

Lava軟件框架滿足了神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)對通用軟件框架的需求。作為一個開放、模塊化、可擴展的框架，Lava將允許研究人員和應(yīng)用開發(fā)人員在彼此取得的成果上進一步開發(fā)，并集中到一組通用的工具、方法和函數(shù)庫中。同時，Lava能夠在跨越傳統(tǒng)和神經(jīng)擬態(tài)處理器的異構(gòu)架構(gòu)上無縫運行，實現(xiàn)跨平臺執(zhí)行以及與各種人工智能、神經(jīng)擬態(tài)和機器人框架的互操作性。開發(fā)人員無需使用專門的神經(jīng)擬態(tài)硬件即可開始構(gòu)建神經(jīng)擬態(tài)應(yīng)用，并且可以為Lava代碼庫做出貢獻，包括將其移植到其他平臺上運行。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室科學(xué)家Gerd J. Kunde提到：“洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員一直在使用Loihi神經(jīng)擬態(tài)平臺來研究量子計算與神經(jīng)擬態(tài)計算之間的權(quán)衡，并在芯片級上實現(xiàn)學(xué)習(xí)流程。這項研究顯示了脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和量子退火路徑在解決硬優(yōu)化問題上一些激動人心的等效性。除此之外，我們還證明了之前被認(rèn)為無法在神經(jīng)擬態(tài)架構(gòu)上實現(xiàn)的反向傳播算法（訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)建模塊）可以在Loihi上高效地實現(xiàn)。我們的團隊很高興能夠借助Loihi 2芯片繼續(xù)進行這項研究?！?

關(guān)鍵突破：Loihi 2和Lava為研究人員開發(fā)并塑造新的神經(jīng)啟發(fā)應(yīng)用提供了工具，用于實時處理、問題解決、適應(yīng)和學(xué)習(xí)。顯著的技術(shù)亮點包括：

更快、更通用的優(yōu)化：Loihi 2更出色的可編程性將幫助解決更廣泛的艱難優(yōu)化問題，包括從邊緣到數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時優(yōu)化、規(guī)劃和決策。

持續(xù)學(xué)習(xí)和關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)的新方法：Loihi 2改進了對高級學(xué)習(xí)方法的支持，包括了各種反向傳播算法（深度學(xué)習(xí)的主力算法）。這擴大了適應(yīng)性和數(shù)據(jù)高效學(xué)習(xí)算法的范圍，使低功耗設(shè)備能支持這些在線學(xué)習(xí)算法。

可通過深度學(xué)習(xí)進行訓(xùn)練的新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：Loihi 2中的完全可編程神經(jīng)元模型和廣泛的脈沖信息傳遞，為各種可在深度學(xué)習(xí)中進行訓(xùn)練的新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型打開了大門。早期的評估表明，與在原始版本的Loihi上運行的標(biāo)準(zhǔn)深度網(wǎng)絡(luò)相比，在準(zhǔn)確性沒有降低的情況下，Loihi 2 上每次推理的運算次數(shù)減少了 60 多倍。

與現(xiàn)實世界的機器人系統(tǒng)、傳統(tǒng)處理器和新型傳感器無縫集成：Loihi 2通過整合更快、更靈活和更標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口，解決了Loihi中客觀存在的一處局限。Loihi 2芯片將支持以太網(wǎng)接口，與更廣泛的基于事件的視覺傳感器實現(xiàn)無膠合集成，同時Loihi 2芯片還擁有更大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)于英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)（INRC）：英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)（INRC）已增加到約 150 個成員機構(gòu)，今年新增的成員包括福特（Ford）、佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology）、美國西南研究院（SwRI）、美國菲力爾公司（Teledyne FLIR）。新合作伙伴加入了一個由學(xué)術(shù)團體、政府實驗室和行業(yè)伙伴組成的強大社區(qū)，它們將與英特爾攜手推動神經(jīng)擬態(tài)計算商業(yè)應(yīng)用的實際落地。

“Loihi 2和Lava API取得的進展是神經(jīng)擬態(tài)計算的關(guān)鍵一環(huán)。下一代神經(jīng)擬態(tài)架構(gòu)對于埃森哲研究室推動類腦計算機視覺算法至關(guān)重要，這些算法用于智能邊緣計算，可以對未來的擴展現(xiàn)實頭盔或智能移動機器人的開發(fā)提供動力。新芯片提供的功能將大大提升超維計算的效率，并提供更高級的片上學(xué)習(xí)能力，而Lava API為開發(fā)人員提供了一個更簡單、更流暢的接口來構(gòu)建神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)?！薄Ｉ芗夹g(shù)研究院首席研究科學(xué)家、創(chuàng)新發(fā)展與戰(zhàn)略總監(jiān)Edy Liongosari

商業(yè)化之路：先進的神經(jīng)擬態(tài)計算從實驗室研究走向商業(yè)應(yīng)用需要“三管齊下”。首先，需要根據(jù)算法和應(yīng)用研究的結(jié)果對神經(jīng)擬態(tài)硬件進行持續(xù)地迭代改進。其次，還需要開發(fā)通用的跨平臺軟件框架，以便開發(fā)人員可以對來自不同開發(fā)群體的最佳算法理念進行基準(zhǔn)測試、整合和改進；最后，產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府領(lǐng)域之間要深入合作，建立一個豐富、高效的神經(jīng)擬態(tài)生態(tài)系統(tǒng)，以探索近期可實現(xiàn)商業(yè)價值的落地。

英特爾今天發(fā)布的消息涵蓋所有這些領(lǐng)域，將新工具交付到不斷壯大的神經(jīng)擬態(tài)生態(tài)系統(tǒng)研究人員手中。他們將在此基礎(chǔ)上重新思考計算，從而實現(xiàn)智能信息處理方面的突破。

英特爾目前通過神經(jīng)擬態(tài)研究云服務(wù)向加入英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)(INRC)的成員提供兩個基于Loihi 2的神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)：用于早期評估的單芯片系統(tǒng)Oheo Gulch和即將開放的八芯片系統(tǒng)Kapoho Point。Lava 軟件框架可在GitHub 上免費下載。Loihi 2和Lava的演示教程將在10月舉辦的“Intel Innovation”活動中呈現(xiàn)。