В чем новый российский нейроморфный процессор Алтай-3 превосходит видеокарты Nvidia?

На прошедшем в Новосибирске 20-21 мая 2025 года специализированном форуме «Прибориум» создатели российских нейроморфных процессоров «Алтай» из компании «Мотив НТ» рассказали о своих разработках. В частности, к выпуску готовится новый продукт — «Алтай-3».

Российская компания «Мотив НТ» создает отечественные цифровые нейроморфные процессоры. Разработка ведется с конца 2010-х годов, первый прототип «Алтай» был представлен в 2020 году. В 2022 году в проект вошел крупный инвестор — «Лаборатория Касперского». В 2023 году появился новый прототип, а в 2026 году будет готов образец процессора для коммерческого применения «Алтай-3» (AltAI v.3). О чем идет речь?

Это процессоры другой (нейроморфной) архитектуры в отличие от широко распространённой архитектуры фон Неймана. Они также отличаются высокой энергоэффективностью, параллельными вычислениями, компактностью, имеют высокую масштабируемость и аппаратную поддержку импульсных нейронных сетей.

«Алтай» создан для работы импульсных нейронных сетей в разных классах интеллектуальных устройств, от «интернета вещей» до дата-центров. Нейроморфная архитектура и принципы работы, схожие с принципами работы человеческого мозга, позволяют российсуому микропроцессору обеспечить эффективную работу алгоритмов искусственного интеллекта.

В процессе развития характеристики процессора «Алтай-1» значительно возрастут:

Вокруг нового российского процессора создается специализированное нейроморфное оборудование:

Как видно из представленного выше слайда, процессор «Алтай-1» имеет размеры всего 9 х 9 мм (форм-фактор QFN44), 16 ядер и очень низкое энергопотребление 70 миливатт (мВт). Он построен по технологии 28 нм. С использованием процессора спроектированы: нейроморфный акселератор (8 процессоров, размеры — 13 х 2 см), объединительная плата с 16 процессорами размером 10 х 6 см и объединительная плата для нейроморфных акселераторов (до 128 процессоров, 35 х 23 см).

Как рассказали разработчики, на созданных на базе процессора «Алтай-1» демостендах решались экспериментальные задачи — по компьютерному зрению для контроля физических процессов и компьютерному зрению для контроля сверхбыстрых процессов. Российский нейроморфный процессор показал превосходные результаты, в которых значительно обошел продукцию Nvidia. Так, по энергопотреблению и времени инференса наше оборудование оказалось в разы эффективнее GTX 1650 Ti и GTX 3080Ti — соответственно в 185 раз и в 13 раз. И это только опытные образцы, которые сегодня активно совершенствуются. При обработке акустической информации в совместном проекте с Курчатовским институтом «Алтай» также обошел графический процессор Nvidia по энергопотреблению:

Говоря о новом процессоре «Алтай-3», его разработчики отмечают, что в нем реализуется возможность программировать отдельную синаптическую операцию и выполнять в ядре алгоритмы общего назначения. Часть сети ядер «Алтай-3» может выполнять операционные задачи, необходимые для нейронной сети, а внешнее вычислительное оборудование не понадобится. Быстродействие вычислителя ядра позволяет выполнять практически все инструкции в течение одного такта (2,5 нс).

Что касается реализации энергоэффективности, то в конструкции «Алтай 1» «жёсткий» конечный автомат делает время исполнения алгоритма ядра постоянным и не зависит от количества нейронов и их связанности. В «Алтай 3» ядро не тратит время на «пустые» операции, может завершить работу и «уснуть» до следующего события, которое «разбудит» его во время сна, поэтому траты энергии снижаются в разы.

По использованию памяти в процессоре «Алтай-3» были пересмотрены способы укладки матрицы связности, чтобы освободить значительные объемы ограниченной памяти для размещения более сложных алгоритмов. Набор весов, необходимых для нейрона, ограничен только памятью ядра 32 Кбайт.

Новый процессор будет решать как задачи искусственного интеллекта, так и задачи общего назначения. Сборка модулей в вертикальный стек позволит подключать чип как стандартные флеш-накопители. Самое важное изменение – «Алтай-3» способен «обучаться» на датасетах пользователя.

На фото в начале статьи — исследовательская печатная плата на основе СБИС «Алтай-3», 2025 год. Источник фото: компания «Мотив НТ». Слайды для иллюстрации предоставлены компанией «Мотив НТ».

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ наши материалы: