Перспектива нейроморфных приборов

1. Создание нейроморфных приборов
специального назначения
Компания “Мотив”
Нейроморфные технологии
2015

2. Определение
Нейроморфные приборы — устройства, функционирующие на принципах, схожих с
биологическими нейронными системами.
Преимущества:
• высокая эффективность по энергопотреблению, производительности и размерам;
• решение задач, сложных для современных компьютеров, но простых для мозга;
• возможность масштабирования до уровня биологических систем.
Мотив. Нейроморфные технологии. 20152
Традиционные чипы “работают” постоянно. Нейроморфные чипы управляемы событиями и
“работают” только когда это необходимо. В результате существенно снижается
энергопотребление. Нейроморфные чипы отходят от фон Неймановской архитектуры, которая
по природе своей ограничивает производительность системы.
Отличие от стандартных чипов

3. Чем обусловлен подъем интереса к данной тематике
• Достижение технологического предела в микроэлектронике — невозможность дальнейшего
интенсивного роста плотности компоновки и производительности микропроцессоров.
• Неэффективность современных вычислительных архитектур по сравнению с
биологическими системами в решении ряда задач.
• Последние достижения в нейронауке.
Мотив. Нейроморфные технологии. 20153

4. Сравнение супер-компьютера и мозга
Мотив. Нейроморфные технологии. 20154

5. Нейроморфные приборы не тоже самое, что аппаратная симуляция ИНС
Нейроморфные приборы
Симуляция традиционных
ИНС
Функционирование Асинхронное Синхронное
Выходные значения
нейронов
Спайки Скалярные значения
Память и вычислитель Пространственно объединены Пространственно разделены
Обучение
Синаптическая пластичность,
зависящая от временных
параметров цепочек спайков
Обратным распространением
ошибки
Топология сети Адаптивная Фиксированная
Производительность Высокая Низкая
Энергоэффективность Высокая Низкая
Мотив. Нейроморфные технологии. 2015
Симуляция традиционных искусственных нейронных сетей (ИНС) выполняется на ускорителях, имеющих
фон Неймановскую архитектуру и использующих сигнальные процессоры. Нейроморфные приборы по
своей архитектуре и принципу работы ближе к мозгу.
5

6. Области применения
Нейроморфные устройства предназначены для
• использования в интеллектуальных и робототехнических системах;
• обработки видеосигналов, выделения и распознавания объектов, определения
их взаимного пространственного положения;
• использования в беспилотных транспортных средствах;
• обработки и анализа данных (“big data”, данные научных экспериментов);
• моделирования и изучения работы мозга;
• обработки информации с разнородных датчиков;
• использования в биометрии;
• использования в системах поддержки принятия решений;
• использования в системах безопасности (интеллектуальные системы
видеонаблюдения, обнаружение сетевых атак);
• анализа временных рядов и прогнозирования.
Мотив. Нейроморфные технологии. 20156

7. Военное применение
• Системы управления роботами.
• Системы технического зрения роботов.
• Системы автономной навигации.
• Обнаружение кибератак.
• Распознавание целей.
• Диагностический мониторинг сложного оборудования.
• Системы обнаружения огня.
Мотив. Нейроморфные технологии. 20157

8. Ключевые игроки
Компания Результаты Комментарий
IBM
TrueNorth - цифровой нейроморфный чип
(2014). В демонстрационных целях
использовался для симуляции коры мозга
кошки.
Разрабатывается в рамках программы
DARPA — SyNAPSE.
HRL
Аналоговый самообучающийся
нейроморфный чип. В 2014-ом году
прошла демонстрация полета сверхлегкого
квадрокоптера, управляемого этим чипом.
Разрабатывается в рамках программы
DARPA — SyNAPSE.
Qualcomm
Разрабатывают нейроморфный чип —
Zeroth Neural Processing Unit (NPU).
Предназначен для использования в
мобильных устройствах для обработки
данных с сенсоров и для распознавания
изображений.
Intel
В 2012-ом году заявили о разработке
своего нейроморфного чипа.
Human Brain Project
Занимаются исследованиями мозга
млекопитающих и созданием
нейроморфных электронных устройств.
В рамках проекта SP9 (Neuromorphic
Computing) планируется создать,
внедрить в производство и развивать
конфигурируемые нейроморфные
платформы и чипы.
Мотив. Нейроморфные технологии. 20158
IBM и HRL разрабатывают нейроморфные чипы, ориентируясь на военное применение. Это
видно из целей программы SyNAPSE (DARPA) и применяемых технологий.

9. Наши цели
1. Разработать российскую технологию создания нейроморфных
приборов.
2. В ближайшие 2 года создать радстойкий нейроморфный чип по
КМОП-технологии (~105 нейронов, ~109 синапсов), который можно
использовать в интеллектуальных системах и робототехнике.
Мотив. Нейроморфные технологии. 20159

10. О нас
C 2000-го года профессионально занимаемся разработкой программного
обеспечения. За это время нами было выполнено множество технически
сложных проектов.
Среди сильных сторон нашей команды хотим отметить следующие качества:
• целеустремленность — наивысшим приоритетом для нас является
достижение заявленных целей;
• способность достигать нужного результата в сжатые сроки;
• высокий профессионализм — технический уровень компании очень высок.
В 2015-ом году инициировали создание научно-исследовательской
лаборатории нейроморфных технологий при кафедре Вычислительной
техники Новосибирского Государственного Технического Университета.
Мотив. Нейроморфные технологии. 201510

11. Контакты
http://motivnt.ru
info@motivnt.ru
Мотив. Нейроморфные технологии. 201511