Pohoiki Beach & Springs: Intel Loihi mit bis zu 100 Mio. Neuronen pro System

Auf Basis des in 14 nm gefertigten 60 mm² kleinen Loihi-Chips, der 2017 erstmals angedeutet und im vergangenen Jahr dann der Öffentlichkeit gezeigt wurde, macht Intel weitere Fortschritte bei der Entwicklung eines Stück Siliziums, das wie ein menschliches Gehirn funktionieren soll. Jetzt rückt die Skalierbarkeit in den Fokus.

Auf Wolf Mountain, welches die primäre Entwicklerplattform des letzten Jahres mit vier Loihi-Chips war, folgte Ende 2018 bereits Nahuku mit acht bis 32 Chips – in der größten Ausbaustufe finden sich 16 Chips pro Seite auf einer Platine, die in einem 4 × 4 Raster angeordnet sind. Alles, was ein Loihi-Chip bietet, skaliert dabei linear nach oben. In erster Linie ist das die Anzahl der sogenannten Neuromorphic Cores. Ein Loihi-Chip bietet 128 Kerne, im Maximalausbau auf einem Nahuku-Board folglich 4.096 Kerne.

Pohoiki Beach wird die erste Stufe zur weiteren Skalierung. Denn diese steht lediglich als Codename für die Zusammenschaltung von zwei Nahuku-Boards. Pohoiki Springs geht dann einen deutlichen Schritt weiter: 24 der Nahuku-Karten werden in einem Dreiergespann zusammengeschaltet, dies dann wiederum noch in acht Reihen hintereinander in einem System verbaut. Heraus kommt so eine Lösung mit insgesamt 768 Loihi-Chips, die insgesamt 98.304 Neuromorphic Cores bereitstellen und rund 100 Millionen Neuronen entsprechen.

Die Aufgaben, die einem solchen Chip zufallen, sind sehr speziell. Deshalb wirbt Intel um Entwickler, die helfen, Einsatzszenarien zu bauen. Insgesamt 60 sind es bereits an der Zahl und erste Erfolge zeigen sich dabei bereits, vor allem bei einem sehr geringem Energiebedarf und gleichzeitig hoher Leistung. Insbesondere die Skalierung zeigt extremes Potential, wie Intel in der Presseaussendung aufführt, wo ein bestehendes Netz um den Faktor 50 erweitert wurde, dabei aber mit Loihi nur 30 Prozent mehr Energie benötigt. Weitere Vergleiche zieht Intel auch mit eigenen CPUs. Die Faktoren, die dabei erreicht werden können, suchen ihresgleichen.

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Breites Forschungsfeld der Zukunft

Neben Intel arbeiten allen voran IBM und viele weitere Forscher an unterschiedlichen Teilbereichen zu dem Thema. Mit dabei waren auf dem Symposium in den USA auch zwei große deutsche Projekte, die unter der Schirmherrschaft des Human Brain Project der Europäischen Union in enger Zusammenarbeit mit Neurowissenschaftlern entwickelt wurden: BrainScaleS-2 von der Universität Heidelberg und die zweite Generation des SpiNNaker der TU Dresden. Einige Details zu den beiden Lösungen stellte 2018 die Uni Heidelberg bereit.