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Globalfoundries stellt Spinnaker2-Neurochips für gehirnähnlichen Superrechner her

Die Visualisierung zeigt, welchem Vorbild der künftige Spinnaker2-Superrechner folgt: dem menschlichen Gehirn. Grafik: Spinncloud

Die Visualisierung zeigt, welchem Vorbild der künftige Spinnaker2-Superrechner folgt: dem menschlichen Gehirn. Grafik: Spinncloud

Die TU Dresden will daraus einen Computer bauen, der Künstliche Intelligenz auf eine neue Stufe hebt

Dresden, 27. Juli 2021. Bei Globalfoundries Dresden geht nun ein neuer Neuro-Chip in die Produktion: Der „Spinnaker 2“ ist als Baustein für neuartige Supercomputer gedacht, die ähnlich wie das menschliche Gehirn arbeiten, aber eben als „Künstliche Intelligenz“ (KI). Das haben Globalfoundries sowie die Unis Dresden und Manchester heute mitgeteilt. Die junge TU-Ausgründung „Spinncloud Systems GmbH“ soll die neue KI dann auch kommerziell vermarkten, wenn sie zusammengesetzt, angelernt und hochgefahren ist.

Prof. Steve Furber. Foto: Peter Howkins, Wikimedia, CC3-Lizenz, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en

Prof. Steve Furber. Foto: Peter Howkins, Wikimedia, CC3-Lizenz

Spinnaker-Erfinder: Können noch viel von der Biologie lernen

„Es gibt noch viel von der Biologie zu lernen, wenn wir in Zukunft das volle Potenzial der KI ausschöpfen wollen“, schätzte Professor Steve Furber von der „University of Manchester“ ein, der den Vorgänger-Chip im Rahmen des „Human Brain Project“ entworfen hatte. „Spinnaker 2 wurde entwickelt, um eine Brücke zwischen realistischen Gehirnmodellen und KI zu schlagen, damit sie einander in wachsendem Maße informieren können.“

Professor Christian Mayr, Leiter der Professur für Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik an der TU Dresden, mit einer Platine, auf die Spinnaker2-Prototypenchips aufgelötet sind. Foto: Heiko Weckbrodt

Professor Christian Mayr, Leiter der Professur für Hochparallele VLSI-Systeme und Neuromikroelektronik an der TU Dresden, mit einer Spinnaker-Platine. Foto: Heiko Weckbrodt

Zehn Millionen Rechenkerne für den neuen Superrechner

Ein Team um Professor Christian Mayr von der TU Dresden hatte das ursprüngliche Spinnaker-Konzept aus England weiterentwickelt. Im Juni hat das Kollektiv den Chipentwurf abgeschlossen. Dieser Design-Abschluss nennt sich in der Halbleitersprache „Tape Out“. Nun startet Globalfoundries die Fertigung. Da die Chips nach der Dresdner Produktionsphase erst noch in Taiwan endmontiert und kontaktiert werden müssen, rechnet Prof. Mayr etwa Anfang Oktober 2021 mit den ersten Ingenieurmustern. Die Massenproduktion könnte Globalfoundries dann Anfang bis Mitte 2022 realisieren.

Globalfoundries Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Globalfoundries Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Das Halbleiterunternehmen wird mindestens 70.000 dieser Spinnaker2-Chips herstellen, denn soviel braucht Prof. Mayr, um seinen neuen Supercomputer zu bauen. Der wird dann insgesamt zehn Millionen Rechenkerne enthalten. Die sind ähnlich aufgebaut wie die Prozessoren in Smartphones, simulieren im Spinnaker 2 aber die Neuronen eines menschlichen Gehirns.

Niedriger Energieverbrauch im Fokus

Dabei zielen die Projektpartner auf einen besonders niedrigen Energieverbrauch. „Selbst die selbst KI-Hardware ist heute noch weit entfernt von den 20 Watt Leistungsaufnahme, der geringen Latenz und der beispiellosen Hochdurchsatz-Rechnenleistung des menschlichen Gehirns“, schätzt das Konsortium ein. Genau diese Fähigkeiten brauchen aber künftige Roboterautos, wenn sie zum Beispiel binnen einer Millisekunde einen drohenden Unfall verhindern sollen. Ähnlich kurze Reaktionszeiten und „intuitive“ Entscheidungen bei sehr niedrigem Energieverbrauch werden aber auch für die Roboterchirurgie, die Sensoranalyse in „Industrie 4.0“-Fabriken, neuartige Mensch-Maschine-Schnittstellen und andere künftige KI-Echtzeit-Anwendungen gebraucht. Deshalb setzen die Spinnaker-Entwickler auf die „22FDX“ genannte Stromspar-Chiptechnologie der Dresdner Globalfoundries-Fabrik. Außerdem haben sie die Experten der Dresdner Chipdesign-Firma „Racyics“ herangezogen, die sich besonders mit dem Spannungs-Feintuning elektronischer Bauelemente auskennen.

Im "Operationssaal der Zukunft" sammeln Wissenschaftler Erfahrungen mit roboter- und computergestützten Systemen für die Krebschirurgie. Foto: André Wirsig für das NCT/UCC

Im “Operationssaal der Zukunft” sammeln Wissenschaftler Erfahrungen mit roboter- und computergestützten Systemen für die Krebschirurgie. Auch dies wäre ein Szenario für die reaktionsschnellen Spinnaker2-KIs. Foto: André Wirsig für das NCT/UCC

Ereignis-orientierte Architektur: Nur so viele Neuronen aktiv, wie wirklich gebraucht werden

In der Konsequenz soll ein Supercomputer entstehen, der so viel künstliche Neuronen aktiviert, wie er aktuell wirklich benötigt, der dadurch wenig Energie verbraucht, an seinen Aufgaben lernt und „Künstliche Intelligenz“ auf eine neue Stufe hebt. Einerseits erhoffen sich Elektroniker, Biologen und Hirnforscher von „Spinnaker 2“ neue Erkenntnisse über die Arbeitsweise des menschlichen Gehirns. Auch wollen sie mit dem neuen Superhirn neue Anwendungen für Echtzeit-KI-Systeme schaffen, die in einer nahen Rechnerwolke („Edge Cloud Computing“) verankert sind.

TU-Ausgründung “Spinncloud” will weitere Gehirnrechner bauen

Damit diese neuen Möglichkeiten aber auch wirtschaftlich zu verwerten, haben Christian Mayr, Christian Eichhorn, Hector Gonzales und Matthias Lohrmann in diesem Jahr aus der TU Dresden das Unternehmen „Spinncloud Systems GmbH“ gegründet. Es soll weitere Spinnaker2-Systeme für Kunden bauen, konfigurieren und betreiben. Die Neurochips für diese gehirnähnlichen Superrechner produziert dann je nach Auftragslage wieder Globalfoundries Dresden. “Das Unternehmen steht kurz vor seinem ersten Großauftrag für ein Smart-City-Projekt”, verriet Professor Mayr auf Oiger-Nachfrage. Er rechne aber auch mit vielen Kunden aus dem Mobilitätssektor, beispielsweise eben fürs autonome Fahren – eben überall, wo es auf extremes Reaktionstempo und wenig Batteriebelastung besonders ankommt. Bis Mitte 2022 werde das neue Dresdner Unternehmen wahrscheinlich auf etwa 20 bis 30 Beschäftigte wachsen,.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Globalfoundries, TUD, Racyics, Oiger-Archiv

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