Engenheiros latino-americanos ajudam a construir o maior sistema neuromórfico do mundo para permitir uma IA mais sustentável

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  • 8 de julho de 2024

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  • O sistema Hala Point tem como objetivo de impulsionar a pesquisa para a futura inteligência artificial inspirada no cérebro e pode suportar até 20 trilhões de operações por segundo.
  • Os sistemas baseados nos processadores Loihi podem realizar inferência de IA e solução de problemas de otimização usando 100 vezes menos energia em velocidades até 50 vezes mais rápidas do que as arquiteturas convencionais de CPU e GPU.

 

Cidade do México, 08 de julho de 2024 – A Intel anunciou que construiu o maior sistema neuromórfico do mundo, que envolveu engenheiros do Guadalajara Design Center (GDC) da Intel no México. Esse sistema neuromórfico, chamado Hala Point, usa o processador Loihi 2 da Intel e tem como objetivo impulsionar a pesquisa para a futura inteligência artificial (IA) inspirada no cérebro, abordando os desafios relacionados à eficiência e à sustentabilidade da IA atual. O Hala Point é a segunda geração de sistemas de computação neuromórfica em larga escala, com aprimoramentos arquitetônicos que alcançam mais de 10 vezes a capacidade neural e até 12 vezes o desempenho em relação ao seu antecessor, o Pohoiki Springs.

Hala Point é o primeiro sistema neuromórfico em grande escala a demonstrar eficiências computacionais de última geração em cargas de trabalho de IA convencionais. A caracterização mostra que ele pode suportar até 20 mil trilhões de operações por segundo, ou 20 petaops, com eficiência superior a 15 trilhões de operações de 8 bits por segundo por watt (TOPS/W) ao executar redes neurais profundas. Isso excede os níveis alcançados por arquiteturas baseadas em unidades de processamento gráfico (GPUs) e unidades centrais de processamento (CPUs). Os recursos exclusivos do Hala Point podem possibilitar o aprendizado contínuo e em tempo real para aplicativos de IA no futuro, como resolução de problemas científicos e de engenharia, gerenciamento de infraestrutura de cidades inteligentes, logística, modelos de linguagem ampla (LLMs) e agentes de IA.

O sistema é um chassi de 6U montável em rack, que contém 36 placas Hala Point N3x com 32 chips Loihi 2 cada, totalizando 1.152 chips. Isso resulta em um sistema de 1,15 bilhão de neurônios que, em capacidade total, pode funcionar 20 vezes mais rápido do que um cérebro humano e até 200 vezes mais rápido em capacidade menor. Embora o Hala Point não seja destinado à modelagem neurocientífica, sua capacidade neural é aproximadamente equivalente à do cérebro de uma coruja ou do córtex de um macaco-prego.

Desde 2018, o Intel Labs - unidade de pesquisa da Intel - no GDC é responsável pelo projeto e desenvolvimento das plataformas e sistemas de hardware de computação neuromórfica do Neuromorphic Compute Lab (NCL), e foi fundamental para o desenvolvimento e a entrega pontual do Hala Point no Sandia National Laboratories. O GDC realizou o projeto funcional e físico da placa, o projeto mecânico, os dissipadores de calor e as simulações térmicas para atender às especificações do produto. O Hala Point foi montado e testado na Intel Guadalajara, e os pesquisadores do Intel Labs Guadalajara desenvolveram parte dos algoritmos que permitiram a caracterização do sistema e alcançaram o desempenho mencionado acima, tudo graças à estreita colaboração e ao suporte de vários grupos de engenharia do GDC.

"Na Intel, estamos incrivelmente orgulhosos dos talentosos engenheiros do Guadalajara Design Center, que foram fundamentais para tornar realidade o maior sistema neuromórfico do mundo. Sua dedicação, talento e paixão foram a força motriz por trás dessa grande inovação, demonstrando mais uma vez o incrível potencial que reside em nossa região. Graças a seus esforços, estamos um passo mais perto de ampliar os limites da IA inspirada no cérebro"

– Jesús Palomino, gerente geral do centro de design da Intel em Guadalajara, GDC.

As tendências recentes no dimensionamento de modelos de aprendizagem profunda com milhões de parâmetros expuseram enormes desafios de sustentabilidade em IA e destacaram a necessidade de inovação em todos os níveis da arquitetura de hardware. A computação neuromórfica é uma abordagem fundamentalmente nova que se baseia em percepções da neurociência que integra memória e computação com paralelismo altamente granular para minimizar a movimentação de dados. Nos resultados publicados na Conferência Internacional de Acústica, Fala e Processamento de Sinais (ICASSP), em abril, o Loihi 2 demonstrou ganhos de ordens de magnitude em eficiência, velocidade e adaptabilidade para cargas de trabalho emergentes de ponta e em pequena escala1.

Os processadores neuromórficos Loihi 2 aplicam princípios de computação inspirados no cérebro, como redes neurais de pico (SNNs) assíncronas e acionadas por eventos, memória e computação integradas e conexões esparsas e em constante mudança para obter grandes ganhos em termos de consumo de energia e desempenho. Os neurônios se comunicam diretamente entre si, e não por meio da memória, reduzindo o consumo geral de energia.

Os sistemas baseados em Loihi podem realizar inferências de IA e resolver problemas de otimização usando 100 vezes menos energia em velocidades até 50 vezes mais rápidas do que as arquiteturas convencionais de CPU e GPU. Embora ainda estejam sendo pesquisados, os futuros LLMs neuromórficos capazes de aprendizado contínuo poderiam gerar uma economia de energia de gigawatts-hora, eliminando a necessidade de retreinamento periódico com conjuntos de dados cada vez maiores.

Atualmente, o Hala Point é um protótipo que possibilitará o avanço dos recursos dos sistemas comerciais no futuro. Prevê-se que essas lições levarão a avanços práticos, como a capacidade dos LLMs de aprender continuamente com novos dados. Esses avanços reduzirão significativamente a carga de treinamento dos sistemas de IA. Os pesquisadores do Sandia National Laboratories planejam usar o Hala Point para pesquisa computacional avançada. A organização se concentrará na solução de problemas de computação científica em física de dispositivos, arquitetura de computadores e ciência da computação.

Juntamente com um ecossistema de mais de 200 membros da Intel Neuromorphic Research Community (INRC), a empresa está trabalhando para ampliar os limites da IA inspirada no cérebro e avançar essa tecnologia de protótipos de pesquisa para produtos líderes do setor nos próximos anos.

 

A pequena impressão:

1 Consulte “Procesamiento eficiente de video y audio con Loihi 2”, Conferencia internacional sobre acústica, habla y procesamiento de señales, abril de 2024, e “Advancing Neuromorphic Computing with Loihi: Survey of Results and Outlook”, Actas del IEEE, 2021.