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三角帆，百万核超级计算机，终于启动了

2018年11月5日通过罗宾·米切尔

经过12年的研发，设计成像人脑一样工作的计算机终于在曼彻斯特大学启动了。这台电脑是做什么用的?它是怎么做的?史蒂夫·弗伯是谁?

在制作12年后，曼彻斯特大学设计的“脑电脑”终于接通了。这台电脑是做什么用的?它是怎么做的?史蒂夫·弗伯是谁?

在过去十年中，利用深度学习，神经网络和大型计算机来试图模拟神经元，AI系统已经迅速发展。但是使用此类技术时，AI不是唯一的感兴趣领域;科学家和工程师也热衷于尝试尝试和模拟人类的大脑，以更好地了解它的工作原理和原因。

模拟大脑没有琐碎的任务。人类大脑的复杂性难以复制，这是Spinnaker计算机重要的一部分。

模拟大脑的挑战

大脑和计算机之间最基本的区别之一是它们的“最小单位”如何工作。大脑神经元可以有多个连接，并以一系列不同的方式对脉冲作出反应。相比之下，计算机晶体管是一种开关，虽然可以连接到其他晶体管，但只能有两种状态之一。

神经元也能够在其他神经元之间建立连接，并对刺激做出不同的反应(这是“学习”的一种定义)，而晶体管连接是固定的。

由于这些差异，科学家不得不在软件而不是硬件中“模拟”神经元和连接，这严重影响了可以同时模拟的神经元和连接的数量。

那么硬件中的模拟神经元呢?

神经元和晶体管的共同分享，但更好的比较将是简单的微控制器和FPGA;微控制器类似于神经元，因为它们可以在架构中相对简单的同时快速处理外部信号，而FPGA则提供打破和创建微控制器之间的连接的能力。

硬件仿真是关键吗?一组研究人员相信这一点，并在过去12年里一直在研究这个想法。

大三角帆的

曼彻斯特大学的一个研究小组花了12年时间创造将模拟神经元的计算机和使用许多简单核心的连接，所有在大规模的并行系统和计算机上互连，称为大三角帆，终于打开了。

百万核心计算机旨在实时模拟高达十亿神经元，以允许科学家通过使用硬件而不是软件，以现实的方式研究神经网络和途径。

与用于模拟神经元的传统方法不同，Spinnaker具有各个处理器，每个处理器都模拟高达1000个神经元，该神经元同时向许多其他神经元发送和接收小包数据包。

六边形拓扑之间的处理器和48处理器SpiNNaker计算机-图像courtesy曼彻斯特大学

尖峰神经网络体系结构系统(SpiNNaker)包括10个19英寸计算机机架，每个机架包含100,000个ARM核心．使用最多18个核心的自定义IC实现了这种核心密度。机架中的每个板都有48个芯片，这导致每个包含864个处理器的板。

与典型的软件系统不同，内核以六边形模式排列，数据传输完全由硬件处理。正是这种拓扑结构使得系统能够实时模拟10亿个神经元。系统使用ARM9处理器，总共7TB的RAM每个处理器有一个离模128MB SDRAM，每个核心有32KB ROM和64KB数据紧耦合内存DTCM。

Spinnaker处理器和一半完整的一百万核心系统。图片使用的礼貌曼彻斯特大学

Spinnaker系统不仅仅是一个单个计算机在大学举行测试目的;世界各地有多个Spinnaker系统！

目前，在神经网络应用中，最多90台机器使用，但这些系统无处可达曼彻斯特大学的一百万核心机房。相反，这些系统通常使用包含48个处理器的单个锭刀板。

今天，三角帆终于启动了，把所有这些非凡的研究和计划第一次付诸行动。

谁是史蒂夫布伯？

该项目由曼彻斯特大学计算机工程教授Steve Furber领导。他在项目中的意义可谓不仅仅是领导;Steve Futber是Arm处理器的原创创造者之一！

史蒂夫(右)正在检查ARM处理器。图片使用的礼貌曼彻斯特大学

在剑桥大学完成学业后，Steve Furblol亚博对iger与Hermann Hauser和Chris Curry一起成立了Acorn计算机公司。作为Acorn的首席工程师，他的工作就是监督和设计历史上最具影响力的计算机之一:BBC微型计算机。

虽然英国广播公司的微型电脑可以用于学校和家庭，但商业市场的要求更高，Acorn不得不设计出一款可以与IBM系列机器竞争的电脑。对协同处理器进行了研究和开发，但经确定，商业上可获得的部件的性能都相对相同，不适用于与图形有关的过程。

因此，Steve Furber和Sophie Wilson开发了ARM处理器，它被设计为具有简化的指令体系结构，但能够以更高的速度运行。Acorn当时并不知道，ARM核心的发明将会在今天的大多数微控制器应用中看到他们的设计。