Немецкая SpiNNcloud Systems, занимающаяся разработкой нейроморфных суперкомпьютеров, ввела в эксплуатацию в Сандийских национальных лабораториях (Sandia National Laboratories, SNL) суперкомпьютер SpiNNaker2, созданный по подобию человеческого мозга. Это имеет большое значение для развития вычислительной техники и выполнения задач, связанных с обеспечением национальной безопасности, сообщает Silicon Angle.

SNL — это научно-исследовательский комплекс правительства США, занимающийся проектами в области национальной безопасности, энергетики и передовых технологических инноваций. Sandia управляется одним из специализированных подразделений Министерства энергетики США (DoE) и более всего известна проектами, связанными с ядерным арсеналом Соединённых Штатов и обеспечением его сохранности и эффективности.

Суперкомпьютер SpiNNaker2 анонсировали в мае 2024 года. Он представляет собой высокопроизводительную нейроморфную компьютерную систему, основанную на принципах работы человеческого мозга. Платформа создана разработчиком архитектур Arm и SpiNNaker1 Стивом Фербером (Steve Furber) и использует множество чипов с низким энергопотреблением для ИИ-вычислений и выполнения других задач.

Источник изображения: SpiNNcloud Systems

Как сообщает Datacenter Dynamics, система использует тысячи Arm-ядер для имитации работы нейронов мозга. В Sandia National Labs развёрнута одна из крупнейших в мире конфигураций SpiNNaker из 24 плат о 175 104 ядрами, способная моделировать 150–180 млн нейронов, что делает её одной из пяти самых мощных нейроморфных платформ в мире для исследований в области ИИ и нейротехнологий. Впрочем, от человеческого мозга со 100 млрд нейронов система, по данным Blocks & Files, пока ещё сильно отстаёт.

SpiNNaker2 использует высокопараллельную архитектуру из 48 чипов SpiNNaker2 на плату, каждый из которых имеет по 152 ядра на основе Arm, 20 Мбайт SRAM и специализированные ускорители. Конструкция обеспечивает эффективные вычисления, позволяющие системе выполнять сложные симуляции с более низким энергопотреблением в сравнении с ИИ-ускорителями традиционного типа. Высокая эффективность SpiNNaker2 делает его особенно ценным для выполнения задач в сфере обеспечения национальной безопасности.

Каждая плата оснащена 96 Гбайт оперативной памяти LPDDR4. В конфигурации с 90 платами система имеет 8640 Гбайт DRAM, а в максимальном варианте (1440 плат) — 138 240 Гбайт. Архитектура использует высокоскоростную межчиповую связь, что вообще исключает необходимость в централизованном хранилище данных, а огромный объём памяти позволяет эффективно моделировать крупномасштабные нейронные сети.

Источник изображения: SpiNNcloud Systems

SpiNNaker2 интегрирован в существующие HPC-системы и работает без ОС или дисков, достигая высокой скорости работы за счет хранения данных в SRAM и DRAM. Система использует стандартные параллельные порты для загрузки и выгрузки данных, а её текущая максимальная конфигурация включает более 10,5 млн ядер, что позволяет моделировать нейронные сети в режиме «биологического реального времени».

По словам представителя Sandia, хотя системы на базе классических ускорителей способны повысить эффективность суперкомпьютеров в сравнении с обычными CPU, системы на основе «архитектуры» человеческого мозга вроде SpiNNaker2 — ещё более привлекательная альтернатива.

В SpiNNcloud заявляют, что система поддерживает и следующего поколения алгоритмов систем генеративного ИИ, обеспечивая значительно более эффективный путь развития машинного обучения с применением «динамической разреженности» (dynamic sparsity). По данным сайта SpiNNcloud, в скором будущем появится чип SpiNNext, в 78 раз более энергетически эффективный, чем традиционные ИИ-ускорители.

Компания SpiNNcloud Systems анонсировала «нейроморфный суперкомпьютер» — гибридную высокопроизводительную вычислительную ИИ-систему, основанную, по словам компании, на принципах работы человеческого мозга. Утверждается, что это первое коммерчески доступное решение данного типа.

Изделие базируется на архитектуре, разработанной Стивом Фербером (Steve Furber), одним из создателей оригинального процессора Arm. Идея заключается в применении большого количества маломощных чипов для более эффективной обработки ИИ-задач и других рабочих нагрузок.

SpiNNaker2 представляет собой специализированную серверную плату с 48 чипами, каждый из которых насчитывает 152 ядра Arm. Таким образом, общее количество ядер составляет 7296. В состав чипов также входят различные дополнительные узлы, включая распределённые GPU-подобные блоки для ускорения обработки нейроморфных, гибридных и обычных моделей ИИ.

Источник изображений: SpiNNcloud Systems

В одну стойку могут монтироваться до 90 плат SpiNNaker2. Масштабирование осуществляется путём объединения таких стоек в кластер. В результате, как утверждается, возможно эмулирование в реальном времени как минимум 10 млрд взаимосвязанных нейронов. На операциях машинного обучения производительность может достигать 0,3 Эопс (10¹⁸ операций в секунду). Для сравнения — исследовательский нейроморфный компьютер Intel Hala Point поддерживает до 1,15 млрд нейронов и производительность до 30 Попс.

От традиционных ИИ-платформ на базе GPU новое решение отличается универсальностью, говорит компания. Благодаря использованию многочисленных асинхронных блоков с низким энергопотреблением достигается более эффективное управление рабочими нагрузками.

Со II половины 2024 года изделия SpiNNaker2 будут доступны в составе облачной платформы. В I половине 2025-го планируется организовать поставки самостоятельных систем. В число первых заказчиков SpiNNaker2 вошли Национальные лаборатории Сандия (Sandia National Laboratories), Технический университет Мюнхена (TUM) и Гёттингенский университет (Universität Göttingen).