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Spinnaker，百万核心超级计算机，最终打开了

2018年11月05日经过罗宾米切尔

在制造12年后，曼彻斯特大学旨在像人类大脑一样工作的电脑终于打开了。这台电脑是做什么的?它是怎么制成的?谁是史蒂夫布伯？

经过12年的研制，曼彻斯特大学设计的“大脑计算机”终于启动了。这台电脑是做什么的?它是怎么制成的?谁是史蒂夫布伯？

随着深度学习、神经网络和大型计算机试图模拟神经元，人工智能系统在过去十年中得到了迅速发展。但人工智能并不是使用这些技术时唯一感兴趣的领域;科学家和工程师们同样热衷于尝试和模拟人类大脑，以更好地理解它的工作原理和原因。

模拟大脑并不是一项简单的任务。人脑的复杂性是难以复制的，这也是三角帆电脑之所以重要的部分原因。

模拟大脑的挑战

大脑和计算机之间的第一个基本差异之一是他们的“最小单位”功能。脑神经元可以具有多种连接，并在一系列不同的方式中反应脉冲。相比之下，计算机晶体管是切换的，而可以连接到其他晶体管，只能具有两个状态之一。

神经元还能够在其他神经元之间锻造链接并与刺激不同地反应（这是“学习”的一个定义），而晶体管连接是固定的。

由于这些差异，科学家必须“模拟”神经元和软件中的连接，而不是在硬件中，这严重影响了可以同时模拟的神经元和链路的数量。

硬件中的模拟神经元呢？

神经元和晶体管几乎没有共同点，但更好的比较应该是简单的微控制器和fpga;微控制器类似于神经元，在结构上相对简单的同时，它们可以快速处理外部信号，而fpga提供了在微控制器之间断开和创建连接的能力。

硬件模拟可以是关键吗？一支研究人员相信这一团队并在过去的12年里度过了这个想法。

旋转运动员

曼彻斯特大学的研究团队在过去12年中花了模拟神经元的计算机通过使用许多简单的核来连接，这些核都在一个巨大的并行系统和计算机上相互连接旋转运动员终于打开了。

这台拥有上百万核的计算机可以实时模拟多达10亿个神经元，使科学家能够通过使用硬件而不是软件，以一种真实的方式研究神经网络和通路。

与传统的模拟神经元的方法不同，SpiNNaker有单独的处理器，每个处理器可以模拟多达1000个神经元，同时向许多其他神经元传输和接收小数据包的数据。

处理器和48处理器Spinnaker计算机之间的六边形拓扑 - 图像礼貌曼彻斯特大学

尖峰神经网络架构系统（Spinnaker）包括10个19英寸的电脑机架，每个机架含有100,000臂核心。这种核心密度是通过使用包含多达18个核心的定制IC实现的。机架中的每块板有48个芯片，这使得每块板包含864个处理器。

与典型的软件系统不同，核心以六边形图案排列，具有完全以硬件处理的数据传输。这是这种拓扑结构，允许系统实时模拟10亿神经元。系统使用ARM9处理器共包含7TB的RAM和57K个节点，而每个处理器都有一个离子128MB SDRAM，每个核心都有32KB ROM和64KB数据紧密耦合存储器DTCM。

三角帆处理器和一半的完整的一百万核系统。图片使用的礼貌曼彻斯特大学

三角帆系统不仅仅是为考试目的而在大学里放置的一台计算机;有多种三角帆系统在世界各地!

目前，有多达90台机器被用于神经网络应用，但这些系统都比不上曼彻斯特大学拥有100万个核的机器库。相反，这些系统通常使用一个包含48个处理器的三角帆板。

今天，Spinnaker终于打开了，首次将所有这项非凡的研究和计划进行运动。

史蒂夫·富伯是谁?

该项目由史蒂夫·福伯(Steve Furber)领导，他是曼彻斯特大学计算机工程教授。可以说，他在这个项目中的重要性不仅仅是领导;Steve Furber是ARM处理器的最初创造者之一!

史蒂夫（右）检查臂处理器。图片使用的礼貌曼彻斯特大学

在剑桥大学完成他的教育后，史蒂夫博伯尔与赫beplay网页版本尔曼豪瑟和克里斯库里联合，形成了橡子电脑。作为橡子的主要工程师，他的工作是监督和设计历史上最具影响力的计算机之一：BBC Micro。

虽然BBC Micro可以接受学校和家庭使用，但商业市场更苛刻，橡子必须计划一台可以与IBM系列机器竞争的电脑。对协处理器进行了研究和开发，但确定商业上可获得的部件相对相同并且不适合与图形相关的过程。

因此，Steve Futber和Sophie Wilson开发了臂处理器，旨在具有简化的指令架构，但能够以更高的速度运行。橡子很少知道他们的手臂核心的创造将在今天大多数微控制器应用中看到他们的设计。