前言：
通过去年发布的Loihi 2第二代研究芯片和开源Lava软件框架，英特尔研究院正在引领神经拟态计算的发展。
而就在前不久，英特尔首发大型神经拟态系统Hala Point，基于Loihi 2，神经元数量达到11.5亿。
作者 | 方文三
图片来源 | 网 络
类脑人工智能领域研究
这是人工智能领域的一个新兴方向，它致力于模拟人类大脑的结构和功能，以实现更加智能化的机器学习和智能系统。
该领域涉及神经科学、计算机科学、认知心理学等多个学科，旨在开发出更加智能、自适应和具有学习能力的人工智能系统。
“脑机接口”与神经技术设备是类脑人工智能领域的两个细分赛道，脑机接口未来市场发展潜力巨大。
据麦肯锡的研究报告显示，2030年—2040年脑机接口全球每年的市场规模可能在700亿美元到2000亿美元(约合人民币5100亿—14000亿元)之间。
天风证券研报认为，脑机接口行业市场前景广阔，重点把握场景落地可能。民生证券研报表示，脑机接口作为新兴行业，技术主要分为硬件层和软件层。
硬件层包括脑电采集设备和外控设备，软件层包括生物信号分析、核心算法、通信计算和安全隐私，这些技术我国公司都有所涉猎。
日前，美国英特尔公司发布名为Hala Point的大型神经拟态系统，旨在支持类脑人工智能领域的前沿研究，解决人工智能在效率和可持续性等方面的挑战。
回顾英特尔的神经拟态计算之路：2017年，英特尔研究院推出了一款神经拟态芯片Loihi1，2020年推出基于Loihi 1的Pohoiki Springs。
2021年英特尔研究院推出了第二代Loihi芯片，近日英特尔也首发大型神经拟态系统Hala Point。
英特尔Hala Point的底层Loihi芯片
运用Loihi芯片的主要特点在于，它内部蕴含着一个最小的计算单元，这个单元模拟了生物大脑神经元的结构和运作方式。
Loihi芯片中包含多个这样的单元，每一个最小的计算单元就是由计算逻辑和对应的存储构成的，所以它是一个存算一体化的芯片。
Loihi 1芯片所采用的是英特尔14纳米的制程，2020年发布的基于Loihi 1芯片的Pohoiki Springs，大约是5U的规模，含有768个Loihi1代的芯片。
Pohoiki Springs系统里有接近1亿个神经元。作为对比，人脑共有860亿个神经元，也就是说，Pohoiki Springs相当于1/800大脑的神经元。
英特尔目前最先进的神经拟态系统
根据英特尔公司发表的新闻公报，最新发布的Hala Point，尺寸比原来的Pohoiki Springs稍大一些，从5U增加到了6U，这个增幅并不大，但是在神经元数量上，却实现了11倍的增长，从1亿增加到了11.5亿。
从尺寸来讲，这个系统与烤箱或者是行李箱尺寸相当，它的神经元规模已经达到人脑的1/80了。
Hala Point系统最初部署在美国桑迪亚国家实验室，由1152个英特尔Loihi 2处理器组成。
相较于Loihi一代，在密度、计算能力、速度以及互连特性等方面都实现了显著提升。
Loihi 2采用的是Intel 4制程技术，从英特尔14纳米制程节点升级至Intel 4，光是制程上，就使得芯片内部的晶体管密度和能效比都得到了显著提升。
分布在140544个处理核心上的11.5亿个人工神经元和1280亿个人工突触，最大功耗仅为2600瓦。
在运行传统深度神经网络时，每秒可进行20千万亿次运算。
在用于仿生脉冲神经网络模型时，Hala Point能够以比人脑快20倍的实时速度，运行其全部11.5亿个神经元。
尤其是在运行神经元数量较低的情况下，它的速度甚至可比人脑快200倍。也就是说80个Hala Point堆在一起，就相当于人脑规模的神经拟态计算集群。
英特尔的神经拟态计算未来走向
首先，在硬件方面，持续推进架构的优化和创新，同时配合工艺制程的迭代，以获得更大规模和更优能效比的成果。
这种设计直接受益于制程节点的提升，当前使用的是Intel 4制程，而未来可能还会有Intel 3、Intel 18A等更先进的制程，这将进一步推动神经元规模的增长，有望实现翻番甚至更多的提升。
第二个策略是要把软件打磨得更好。随着时间的推移，自从2021年开始构建软件堆栈以来，应用场景发生了许多变化，包括人工智能框架。
从最初处理视觉和感知类应用，到现在需要运行更大规模的模型等，需求日益增加，需要不断改进软件部分。
第三个策略是继续在INRC这样的全球合作社区中开展各种应用。期待在某些领域迅速实现规模化应用。
回看我国脑机接口行业发展情况
脑机接口相关的研发已经在仿生学、医疗诊断与干预、消费电子等多个领域展开，从产品开发情况来看，目前我国代表性脑机接口企业强脑科技、脑陆科技、柔灵科技等已经推出了一系列消费级脑机接口产品，应用范围涵盖儿童教育、娱乐、医疗、健康等多个领域。
根据中国电子技术标准化研究院的估计，目前全球脑机接口行业市场规模已经超过15亿美元，而国内脑机接口行业市场规模仅10亿元左右，占全球市场规模的比重不足10%，行业还有较大的发展空间。
与此同时，虽然国内脑机接口技术迅猛发展，但我国在脑机接口领域数据、脑信号解码算法、信号采集设备方面却尚未建立起较为统一的标准体系，这可能会导致未来市场缺乏秩序，阻碍脑机接口行业的发展。
目前我国代表性企业中，大部分企业均布局非侵入性脑机接口产品，只有脑虎科技、博睿康科技等少数几家企业进行侵入式脑机接口产品的研究。
而在非侵入性脑机接口领域，强脑科技、慧脑智能等企业已经有比较成熟的消费级产品问世。
近年来，我国脑机接口行业虽然出现了大量的初创企业，专利申请量、融资事件数量及金额都有了大幅增长，但是从应用层面来看，脑机接口产品距离大规模产业化仍有一定的距离。
为促进脑机接口技术进步、实现脑机接口的产业化，国家一方面提出要加强脑科学等基础研究，推进脑科学科普工作，另一方面鼓励脑机接口企业加快产品在医疗、康复、虚拟现实、教育等典型领域的应用。
结尾：神经拟态生态系统项目进行情况
目前英特尔神经拟态研究社区已经启动了八个由英特尔支持的大学项目，包括乔治梅森大学、昆士兰科技大学、格拉茨技术大学、苏黎世大学 、布朗大学、宾夕法尼亚州立大学、滑铁卢大学和哥廷根大学。
研究项目包括自适应机器人定位、可用于脑机接口的无线仿生传感脉冲解码、神经拟态贝叶斯优化、听觉特征检测以及新型类脑架构和算法。
自2018年成立以来，英特尔神经拟态研究社区的成员数已增加到180多个，包括大学实验室、政府机构以及埃森哲、联想、罗技和梅赛德斯-奔驰等全球领先企业。
接下来，英特尔研究院将为开发人员不断提供新工具，让他们能更轻松地开发解决现实问题的应用，并继续支持社区研究。
内容参考来源于：半导体行业观察：神经拟态计算，英特尔再次取得重大进展；前瞻网：比人脑快200倍！英特尔发布大型神经拟态系统，脑机接口万亿赛道发展潜力巨大；至顶网：英特尔发布一系列新进展，推进神经拟态计算的应用开发
原文标题 : AI芯天下丨趋势丨英特尔的神经拟态计算未来之路
