Программные нейрокомпьютеры
В конце 80-х годов уже появились в продаже программные продукты, реализовавшие наиболее перспективные модели ИНС, по доступным ценам - от десятков до нескольких тысяч долларов. Типичный пакет для IBM PC AT с математическим сопроцессором мог работать с 5 000 нейронов со скоростью
10 000 CUPS (Connections Uper Second) — количество соединений в секунду). Для сетей большего объема предлагались специальные нейронные сопроцессоры стоимостью до $10 000.
Пользователю предоставлялись дружественный интерфейс, широкий выбор нейросетевых моделей и демонстрационные задачи - прогнозирование курса акций, оптимизация медицинской диагностики, предсказание погоды и др.
К лучшим пакетам относились Neural Works Professional фирмы Neural Ware и ANSim фирмы SAIC. Некоторые компании предлагали языки программирования, ориентированные на создание моделей нейронных сетей, например, Panspec, ANSpec, Axon.
Сейчас наиболее массовая продукция - это программные пакеты, моделирующие ИНС на PC, а также нейроплаты - акселераторы для PC и рабочих станций.
Наиболее привлекательны программные продукты семейства Brain Maker, распространяемые американской компанией California Scientific Software, в силу их относительно невысокой стоимости. Менее $1 000 стоит базовая версия Brain Maker Neural Network Software V. 1.3
для DOS и Windows. Профессиональный вариант, содержащий генетическую обучающую систему и расширенные средства редактирования, стоит не более $2 000. Отдельно поставляются специализированные базы данных для настройки сетей на конкретные области приложений - биржевые, банковские, кредитные и т. п. - по цене около $500. Пакет Brain Maker может работать совместно со специализированным аппаратным акселератором. Нейроплата на основе сигнальных процессоров TITMS 320с30 обеспечивает четырехкратное повышение скорости решения нейросетевых задач по сравнению с 486DX2/66 и стоит не более $4 000.
Программно-аппаратные нейрокомпьютеры
К 1990 г. появились нейрокомпьютеры в качестве “нейронных сопроцессоров”, выполненные в виде нейроплат, расширяющих возможности серийных PC или рабочих станций и позволяющих намного увеличить размер моделируемых нейронных сетей и скорость их работы. Обычно такой сопроцессор содержал несколько обрабатывающих элементов, ориентированных на выполнение нсйросетевых операций, и ОЗУ для хранения текущего состояния нейронов и веса связей.
Каждый обрабатывающий элемент обслуживал некоторое подмножество нейронов, определяя их выходные сигналы в рабочем режиме сети и корректируя веса связей в режиме обучения.
Появились также универсальные нейрокомпыотеры с большой памятью и высокой скоростью, обеспечивающие быстрое выполнение базовых операций моделирования нейронных сетей - умножения двух операндов и сложения с третьим.
Хотя существующие суперкомпьютеры позволяют моделировать ИНС большого размера и с большой скоростью, но стоимость нейрокомпьютера на несколько порядков меньше. Например, цена нейро-компыотера Neuro Engine компании NEC (модель класса ANZA- 1(У' нейронов, 1,5 х 10'' связей,производительность 6х10" CUPS) к 1990 г. составляла $1 500, а класса DELTA II (106 нейронов, 3,1 х 10'' связей, производительность 107 CUPS) не превышала $15 000.
Специализация нейрокомпыотеров для конкретных моделей ИНС позволяет значительно увеличить их быстродействие. Так, в специализированном однокристальном нейрокомпыотере HNC 100X фирмы HNC достигнута производительность 500 млн CUPS.
К середине 90-х годов успехи в развитии нанотехнологий позволили создавать нейрочипы, в которых огромные нейросети реализуются на одном кристалле. Наиболее мощный набор средств предлагает компания Intel: семейство i80170-CHIPSET (примерно $1 500 за штуку), нейроплаты EMB Multi-Chip Board (около $12 000) и интегрированная система для разработки приложений ($15 000).
Наиболее быстрые нейро-БИС производит фирма Adaptive Solution (производительность 1,2 х 109 CUPS, 262 тыс. синапсов), а самые дешевые - Micro Device (кристалл MD1220, моделирующий 8 нейронов и 120 синапсов, стоит всего $41).
Серьезные пользователи отдают предпочтение изделиям на базе плат Balboa-860 фирмы HNC. Плата Balboa содержит векторно-конвейерный процессор i860 с пиковой производительностью 100 MFLOPS и до 24 MB специально организованной памяти. Для Balboa предусмотрен набор специализированных модулей для обработки изображений, подключения к высокоскоростным сетям и т. д. Стоимость такой платы около $15 000.
Аппаратные нейрокомпьютеры
Аппаратные модели ИНС, где каждому нейрону соответствует отдельный обрабатывающий элемент, позволяют достичь наиболее высоких скоростей, однако сложность реализации большого количества связей несколько ограничивает размеры моделируемых сетей.
К началу 90-х годов уже десятки фирм разрабатывали и производили нейрочипы с разнообразными моделями ИНС на основе технологии СБИС. Создаются кристаллы, содержащие нейросети с десятками тысяч нейронов и сотнями тысяч связей. Типичное время конвергенции таких сетей к устойчивому состоянию может достигать 100-1 000нс.
Одиним из первых кристаллов, разработанных в США по правительственному заказу, был нейрочип фирмы Intel, созданный на базе МНОП-технологии и содержащий 64 нейрона и 10 240 электрически модифицируемых связей, сохраняющихся при отключении питания.
Компания Oxford Computers на основе традиционных технологий цифровых СБИС еще в 1989 г. начала выпуск нейрочипов с матрицей связей 256 х 256 и производительностью 1,25 млн CUPS.
Не так давно фирма Nestor создала нейрокристалл, реализующий ее собственную модель нейронной сети. На кристалле площадью 72 мм2 размещена сеть из 1 000 нейронов и 150 000 связей, имеющая 100 входов и 50 выходов. При времени цикла 1 мкс достигнута производительность 150 млрд CUPS.
В прошлом году компания NTT объявила о создании нового нейро-чипа для обработки больших массивов данных со скоростью, в 30 раз превышающей скорости современных суперкомпьютеров. Ожидается, что системы, построенные на таких нейрочипах, будут приближаться по своим интеллектуальным возможностям к возможностям мозга человека и применяться, в частности, для решения задач распознавания образов, текста и управления роботами.
Существуют национальные программы разработки нейроком-пыотеров. В Японии проект Human Frontiers предполагает создание “думающих” машин шестого поколения. Известны европейские пропроекты BRAIN, ESPIRIT, ANNIE. Такие правительственные ведомства, как AFSOR, ONR, DARP, NSF, SDIO, поддерживают в США программы создания ИКС. В частности, агентством DARP с 1989 г. финансируется семилетняя программа по разработке нейронных сетей. Предполагается создание нейрокомпыотеров с 10 млрд связей и производительностью 1 000 млрд CUPS для военных и промышленных приложений.