Programinė įranga, o ne aparatinė įranga, valdys kvantinį ir neuromorfinį skaičiavimą



Atsirandančiose skaičiavimo srityse, pvz kvantinis kompiuterija ir neuromorfinis kompiuterija, aparatinė įranga dažniausiai patraukia liūto dalį dėmesio. Galite pamatyti sistemas ir jas valdančius lustus, kalbėti apie kubitus ir skaičiavimus, imituojančius žmogaus smegenų veiklą, rūšiuoti greičius ir tiekimą, kalbėti apie jungtis ir energijos suvartojimą bei tranzistorius ir įsivaizduoti, kad visa tai mažėja ir tankėja. pasirodo naujausios kartos.

Tačiau, kaip šią savaitę pažymėjo „Intel“. „Intel Innovation 2022“ šou, nors aparatinė įranga yra svarbi kvantiniams ir neuromorfiniams reiškiniams atgaivinti, tai, kas paskatins priėmimą, yra pridedama programinė įranga. Į sistemas malonu žiūrėti, bet jos yra puošmenos, jei organizacijos negali jomis naudotis.

Tai buvo žinutė už kai kurių naujienų, kurias „Intel“ paskelbė apie kvantinį ir neuromorfinį skaičiavimą konferencijoje San Chosė, Kalifornijoje. Iš kvantinės pusės„Intel“ pristatė savo Quantum SDK (programinės įrangos kūrimo rinkinio) beta versiją – paketą, kuriame yra įvairios programos ir algoritmai, kvantinis vykdymo laikas, C++ kvantinis kompiliatorius ir „Intel“ kvantinis simuliatorius.

Viduje neuromorfinis laukasbendrovė pristatė „Kapoho Point“, sisteminės plokštės holdingą Intel Loihi 2 tyrimų lustai kuriuos galima naudoti tokiose mažose formose kaip dronai, palydovai ir išmanieji automobiliai. Plokštės, kurios gali valdyti dirbtinio intelekto modelius, turinčius iki 1 milijardo parametrų, ir išspręsti optimizavimo problemas, turinčias iki 8 milijonų kintamųjų, taip pat gali sukrauti iki aštuonių (kol kas), kad būtų išspręstos didesnės problemos.

„Intel“ teigimu, „Kapoho Point“ siūlo 10 kartų didesnį greitį ir 1000 kartų didesnį energijos vartojimo efektyvumą nei moderniausios CPU pagrindu veikiančios sistemos.

Tačiau „Intel“ taip pat pasiūlė laipsnišką „Lava“ patobulinimą – atvirojo kodo programinės įrangos paketą, skirtą neuromorfiniam skaičiavimui, pirmą kartą pristatytą prieš metus kartu su „Loihi 2“. Neuromorfinių algoritmų kūrimo modulinės sistemos patobulinimai apima didesnį „Loihi 2“ funkcijų palaikymą, įskaitant programuojamus neuronus, įvertintus renginius ir nuolatinį mokymąsi.

Tokie pasiūlymai atitinka plečiamas programinės įrangos požiūris „Intel“ visą įmonę valdo generalinis direktorius Patas Gelsingeris, siekdamas modernizuoti kompaniją, dešimtmečius žinomą kaip aparatūros ir komponentų gamintoja, bet dabar randa savo kelią besikeičiantis IT pasaulis kur aparatinę įrangą diktuoja programos poreikiai.

Kaip ir daugelis bendrovės programinės įrangos programų, dar reikia pamatyti, kaip „Quantum SDK“ ir „Lava“ vystysis „Intel“ verslo modelyje. Bendrovė teigia, kad abu šie atviri programinės įrangos paketai bus naudojami siekiant išplėsti šias palyginti naujas rinkas, tačiau kyla klausimas, ar „Intel“ ras būdų užsidirbti pinigų iš programinės įrangos, kad padidintų savo pelną, ar jie bus naudingesni kaip būdų, kaip paspartinti savo kvantinių ir neuromorfinių ambicijų įgyvendinimą, didinant pasiūlymų klientų bazę.

Likus kelioms dienoms iki inovacijų pradžios, kalbėdama su žurnalistais, „Intel“ kvantinių ir molekulinių technologijų direktorė Anne Matsuura sakė, kad bendrovė jau kurį laiką dirbo su programine įranga, palaikydama kvantines pastangas, tačiau visai neseniai negalvojo apie tai. kartu į SDK, kurį galėtų naudoti kiti.

„Nors sakome „visų pirma programinė įranga“ ir pereiname prie bendrovės, kuri pirmiausia kuria programinę įrangą, „Intel“ yra aparatinės įrangos įmonė“, – sakė Matsuura. „Iš pradžių neplanavome išleisti programinės įrangos atskirai. Tačiau kai pradėjome, mus įkvėpė kitos įmonės. Pagalvojome: „Mes tikrai turime pažvelgti į tai, kaip sukurti „Intel“ kvantinių technologijų vartotojų ekosistemą“, ir pradėjome suprasti, kad iš tikrųjų yra gera idėja pirmiausia išleisti programinę įrangą. Tai vienintelė priežastis, kodėl mes taip ilgai laukėme. Mums tai neatėjo į galvą“.

Ji sakė, kad programinė įranga yra pagrindinis komponentas norint įdiegti „Intel“ pagrįstą kvantinį kompiuterį. Tikslas yra „pripratinti žmones naudotis mūsų programine įranga, pripratinti žmones prie „Intel“ kvantinės technologijos. Tokiu būdu jūs iš esmės išmoksite programuoti „Intel“ kvantinį kompiuterį naudodami Quantum SDK. Tai savotiškas poveikis. Kalbant apie našumą, nežinau, ar tai turi didelės įtakos faktiniam pačių kubitų veikimui, bet mūsų programinės įrangos SDK, mūsų kamino, buvo sukurtas kartu su mūsų kubito lustu, todėl esame unikalūs. „Intel“ kubitai“.

Quantum SDK pagrindas yra LLVM vidutinio lygio aprašymas iš klasikinio skaičiavimo ir yra optimizuotas kvantiniams klasikiniams algoritmams arba variaciniams algoritmams, kurie šiandien yra vieni populiariausių. Anot Matsuuros, programinė įranga taip pat veiks su tokiais komponentais kaip bendrovės kvantiniai simuliatoriai ir galiausiai „Intel“ sukimo kubito pagrindu sukurtos kvantinės lustos, panašios į tranzistorius.

„Intel“ sukūrė 300 milimetrų plokštelių liniją savo kvantinių taškų sukimosi kubito lustams ir daugiausia dėmesio skiria viskam – nuo ​​aparatinės ir programinės įrangos architektūros iki taikomųjų programų ir darbo krūvių.

Šiuo metu SDK yra dvejetainių kvantinių instrukcijų rinkinio kompiliatorius ir kvantinis vykdymo laikas, skirtas valdyti programos vykdymą, sakė Matsuura. Kompiliatorius „įgalina vartotojo nustatytas kvantines operacijas ir išskaido jas į operacijas, kurios yra prieinamos Intel kvantinio taško kubito luste“, – sakė ji. „Patobulinome pramonės standartą LLVM [low-level virtual machine] tarpinis vaizdavimas su kvantiniais plėtiniais. Mes tai padarėme sąmoningai naudodami pramonės standartus, kad ateityje galėtume atidaryti priekinį kompiliatoriaus kodą ir leisti žmonėms naudoti bet kokį priekinės dalies kompiliatorių, kurio jie nori, ir taikyti mūsų LLVM IR sąsają.

„Intel“ jau turi atvirojo kodo kvantinį simuliatorių SDK ir gali vykdyti vieno ir dviejų kubitų operacijas bei gali imituoti 30 kubitų nešiojamajame kompiuteryje ir daugiau nei 40 kubitų paskirstytuose skaičiavimo mazguose. „Intel“ ketina kitų metų pirmąjį ketvirtį išleisti 1.0 SDK versiją, o vėliau – visą SDK, apimančią ir aparatinę, ir programinę įrangą.

1.0 versijoje „Intel“ siekia, kad kūrėjai galėtų importuoti ne „Intel“ įrankius, pvz., „Qiskit“ ir „Cirq“, į SDK. Tuo pat metu „Intel“ taip pat padeda finansuoti aukštojo mokslo institucijas, tokias kaip Penn State JAV ir Deggendorfo technologijos institutas Vokietijoje.

Kaip teigia „Quantum SDK“, „Intel“ iš pradžių neketino kurti programinės įrangos sistemos iš programinės įrangos, sukurtos ir naudojamos neuromorfiniam skaičiavimui, pasak Mike’o Davieso, lustų gamintojos „Neuromorphic Computing Lab“ vyriausiojo inžinieriaus ir direktoriaus. Tačiau tapo aišku, kad bendros paskirties programinės įrangos paketo trūkumas trukdė pramonės pastangoms šioje srityje.

„Iki Lavos grupėms buvo labai sunku remtis kitų grupių rezultatais net mūsų pačių bendruomenėje, nes programinė įranga paprastai yra labai sudėtinga, labai sunku sukurti šiuos įtikinamus pavyzdžius“, – žurnalistams sakė Daviesas. „Tačiau tol, kol tie pavyzdžiai kuriami tokiu būdu, kurio negalima lengvai perkelti iš vienos grupės į kitą ir jūs negalite sukurti jų aukšto abstrakcijos lygio, bus labai sunku perkelti tai į komercinę sritį, kur turime pasiekti plati pagrindinių kūrėjų bendruomenė, kuri daug metų nepraleido doktorantūros studijų kompiuterinės neurologijos ir neuromorfinės inžinerijos srityse.

„Lava“ yra atvirojo kodo sistema su leistinomis licencijomis, todėl tikimasi, kad kiti neuromorfinių lustų gamintojai, įskaitant IBM, Qualcomm ir BrainChip, perkels Lava į savo sistemas. Tai nėra patentuota, nors „Intel“ yra pagrindinis jos indėlis, sakė Daviesas.

Naujausia „Lava“ iteracija yra 0.5 versija, nors bendrovė nuolat išleidžia „Lava“ leidimus į „GitHub“, sakė jis. Kartu su „Loihi 2“ grandinės patobulinimais jis taip pat iliustruoja pažangą, padarytą naudojant lustą, skirtą giliai nukreipti į priekį neuroninius tinklus, pagrindinį tinklo tipą, naudojamą kai kuriais prižiūrimais mokymosi tikslais. Šiems tinklams palaikyti reikia mažiau lustų išteklių, išvados veikimas yra iki 12 kartų greitesnis nei „Loihi 1“ ir 50 kartų efektyvesnis.

Tai nėra tokie darbo krūviai, kuriems „Loihi“ buvo sukurta palaikyti – GPU ir kiti greitintuvai gali gerai paleisti gilius persiuntimo tinklus. Ir „Intel“ tai žino. „Labai svarbu, kad palaikytume grįžtamuosius neuroninius tinklus, tokius, kokius šiandien naudoja ir mėgsta visi, nes jie yra tik svarbus būsimų neuromorfinių programų elementas. Daviesas pasakė.