用「電子大腦」駕駛空軍戰機

2017-08-11
作者 R.Colin Johnson

「仿人腦超級電腦」已經在美國空軍服役。這種超級電腦採用了IBM的TrueNorth神經形態64晶片陣列,適合飛機,以及尺寸、重量和功耗受限的其他嵌入式、行動和自動系統等潛在應用使用。

這種電子大腦(E-brain)擁有超過6,400萬個神經元和160億個突觸,其神經突觸陣列可以執行即時的模式識別和感覺處理,而且速度和精確度都要高於人類大腦,功耗只需10W。

戰鬥機駕駛員越來越多依靠自動識別技術來區分敵我,以為了保持意識清醒和高度警惕,飛機的速度和可操控性已經接近駕駛員能力的極限。在空戰中,空中充滿了防空火炮、火箭彈、無人機、照明彈、誘餌,使人類駕駛員無法識別真正的目標,而TrueNorth電子大腦陣列使用64顆晶片來區分真目標和假目標,而且如果功耗能夠做到像人腦那麼低,理論上它可以在64顆晶片原型基礎上進一步擴展,從而能夠同時處理任何數量的即時識別任務。

美國空軍不僅想在飛機上測試IBM的電子大腦理論,還想在從無人機到機器人的各種嵌入式、移動和自動應用中進行測試。他們沒有對潛在軍事用途的數量作任何限制,並且暗示可以拓展到民用領域。

「羅馬、紐約的空軍研究實驗室是TrueNorth系統及其生態系統的最早採納者,也是神經形態運算的基地。許多美國境內和國際政府機構都在透過它研究TrueNorth。」IBM院士兼IBM Research-Almaden中心(位於加州聖約瑟)負責仿人腦運算的首席科學家Dharmendra S. Modha告訴筆者:「TrueNorth生態系統現在在全球五大洲的40多個科研院所和大學中都有使用。」

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圖1 IBM院士兼IBM Research-Almaden中心負責仿人腦運算的首席科學家Dharmendra Modha開發的IBM TrueNorth神經形態系統,能夠以最低的功耗提供超級運算人工智慧(AI)功能。

Modha指出:「IBM已經將TrueNorth神經元的數量從2011年的256個增加到了2017年的6,400萬個,換句話說,從2011年以來每年增加800%。」在這段時間內,IBM證實「TrueNorth在用深度網路進行映射推理方面特別高效能」,針對CIFAR-100資料集的處理速度超過7,000幀/秒/瓦,這是加拿大研究院用於物體識別的資料集。基準測試表明只需200mW,就能提供1,500幀/秒的分析能力。

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圖2 IBM Research使用IBM TrueNorth神經形態系統,為美國空軍開發的人工智慧超級運算電子大腦的藝術渲染效果圖。

在美國空軍研究實驗室(AFRL)製造的TrueNorth電子大腦旨在使大型深度神經網路的即時訓練成為可能,即使1~10Hz時脈速度的原型也能使大規模晶片陣列的功耗低於一個Power8處理器。

除了目標識別外,TrueNorth電子大腦的神經突觸64晶片陣列還能提供其他即時的人工智慧功能,比如視訊分析、語音辨識、機器語言翻譯、音訊和文本分析、資訊發現,以及擴展針對民用應用的類似任務。

TrueNorth電子大腦的神經突觸64晶片陣列可以接受多個分散式輸入,並將它們「融合」起來執行感知(右腦負責)和符號處理(左腦負責)功能,而且其執行速度快過傳統的電腦,因而可以形成總體情形意識。由於能夠同時執行並列的資料流程處理和並列的模型分析,TrueNorth電子大腦可以在生命危在旦夕的複雜戰爭情形中勝過人腦。

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