Die Technische Universität Dresden (TUD) hat einen bedeutenden Schritt in der Entwicklung energieeffizienter Künstlicher Intelligenz gemacht, indem sie ihren neuen Supercomputer „SpiNNcloud“ in Betrieb genommen hat. Dieses innovative System wurde von Prof. Christian Mayr, der an der Professur für Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik tätig ist, entwickelt. Der Supercomputer basiert auf dem fortschrittlichen SpiNNaker2-Chip, der aus 35.000 Chips und über fünf Millionen Prozessorkernen besteht.
Das Ziel von SpiNNcloud ist die Schaffung energieeffizienter KI-Systeme, die sich an den Funktionsweisen des menschlichen Gehirns orientieren. Neuromorphe Computersysteme wie dieses nutzen verteilten Speicher und ereignisgesteuerte Verarbeitung, um Vorteile wie reduzierten Energieverbrauch, hohe Leistungsfähigkeit und Flexibilität zu bieten. Prof. Steve Furber, einer der führenden Köpfe hinter der SpiNNaker-Entwicklung, betont, dass die neue Generation von SpiNNaker über mehr als die fünffache Anzahl von Neuronen im Vergleich zur ersten SpiNNaker-Generation verfügt.
Technische Details und Architektur
Der SpiNNaker2-Chip ist ein technisches Meisterwerk. Er beinhaltet 153 ARM-Kerne und hat sowohl 19MB on-chip SRAM als auch 2GB DRAM. Er ist in einem 22nm FD-SOI Prozess gefertigt und ermöglicht dank innovativer Technologien, wie Adaptive Body Biasing (ABB) und Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS), einen signifikanten Anstieg der neuralen Simulationskapazität pro Watt im Vergleich zu seinem Vorgänger, SpiNNaker1. Letzterer konnte nur eine Million ARM9-Kerne verarbeiten, während die neueste Version auf eine Verdopplung der neuronalen Kapazität abzielt und 10 Millionen ARM-Prozessor-Kerne in einer einzigen Maschine anpeilt.
Das SpiNNcloud-System bietet Echtzeitverarbeitung mit Latenzen von unter einer Millisekunde und ist in der Lage, sich dynamisch an komplexe, sich verändernde Umgebungen anzupassen. Die Software-Architektur bleibt flexibel und ermöglicht die Ausführung sowohl traditioneller als auch Ereignis-basierter Deep Neural Networks (DNNs) und spiking neural networks (SNNs). Diese technischen Fortschritte machen SpiNNcloud nicht nur für akademische Forschungsprojekte, sondern auch für industrielle Anwendungen in Smart Cities, autonomem Fahren und dem taktilen Internet attraktiv.
Kooperationen und Förderungen
SpiNNcloud ist Teil des KI-Kompetenzzentrums ScaDS.AI Dresden/Leipzig, welches regionale Big-Data-Kompetenzen bündelt und die Lücke zwischen Massendaten, Wissensmanagement und fortgeschrittener KI schließt. Unterstützt wird das Zentrum von der Bundesregierung sowie dem Freistaat Sachsen, und es umfasst ein internationales Team von über 60 Wissenschaftlern und 200 Mitarbeitenden. Die Industriepartner wie die RAFI Group, Cloud & Heat und Racyics tragen zur praktischen Umsetzung und technischen Entwicklung bei.
Zusätzlich wurde das Projekt durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und den Freistaat Sachsen finanziell gefördert. Hector Gonzalez, CEO von SpiNNcloud, bezeichnet die Inbetriebnahme des Supercomputers als wichtigen Meilenstein für die Weiterentwicklung von KI-Technologien in Deutschland.
Die Entwicklungen im Bereich neuromorphes Computing zeigen, dass es eine wachsende Nachfrage nach Technologien gibt, die nachhaltige Lösungen für die ressourcenintensiven Aufgaben der KI bereitstellen. Experten betonen, dass neuromorphes Computing vielversprechende Antworten auf die steigenden Anforderungen bietet und eine verbesserte Energieeffizienz sowie reduzierte Latenzzeiten ermöglicht.
Für mehr Informationen über die technischen Details und die historischen Hintergründe von SpiNNaker und SpiNNcloud, siehe open-neuromorphic.org sowie tu-dresden.de.
