KI-Chip Senna beschleunigt Spiking Neural Networks

Der neuromorphe SNN-Chip Senna eignet sich für die ultraschnelle und energieeffiziente Verarbeitung niedrigdimensionaler Zeitreihendaten.
Der neuromorphe SNN-Chip Senna eignet sich für die ultraschnelle und energieeffiziente Verarbeitung niedrigdimensionaler Zeitreihendaten. – Bild: © Fraunhofer IIS/Paul Pulkert

Forschende am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS haben einen KI-Chip für die Verarbeitung von Spiking Neural Networks (SNNs) entwickelt. SSNs bestehen aus einem Netz künstlicher Neuronen, die über Synapsen miteinander verbunden sind. Diese pulsenden Netze versprechen einen weiteren Entwicklungsschritt von künstlicher Intelligenz: Die Netze werden schneller, energieeffizienter und rücken näher an der Verarbeitungsweise des menschlichen Gehirns heran. Um diese Möglichkeiten in die Anwendung zu bringen, brauche es kleine, effiziente Hardware, die eine Struktur aus Neuronen und Synapsen nachbilde, so die Forschenden. Dafür entstand im Rahmen des Projekts SEC-Learn der neuromorphe SNN-Beschleuniger Senna.

Kleiner und schneller KI-Prozessor

Senna kann niedrigdimensionale Zeitreihendaten in KI-Anwendungen schnell verarbeiten. In der aktuellen Version besteht er aus 1024 künstlichen Neuronen auf weniger als 11mm² Chipfläche. Durch seine Reaktionszeit bis hinunter zu 20 Nanosekunden eignet et sich somit für zeitkritische Anwendungen an der Edge. Seine Stärken liegen laut den Forschenden in der Echtzeitauswertung ereignisbasierter Sensordaten und in geschlossen Regelungssystemen, zum Beispiel bei der Regelung kleiner Elektromotoren mit KI. Mit Senna lasse sich eine KI-optimierte Datenübertragung in Kommunikationssystemen realisieren, heißt es weiter. Dort könne der KI-Prozessor Signalströme analysieren und Sende- und Empfangsverfahren bei Bedarf anpassen, um die Effizienz und Performance der Übertragung zu verbessern.

Die Energieeffizienz von SNNs resultiert unter anderem daraus, dass die Neuronen nur spärlich und anlassbezogen aktiviert werden. Senna nutzt diesen Energiesparvorteil durch seine pulsenden Neuronen voll aus, so die Forschenden. Mit seiner vollständigen parallelen Verarbeitungsarchitektur bilden die künstlichen Neuronen das zeitliche Verhalten von SNNs exakt ab. Über seine integrierten Spike-Schnittstellen könne Senna zudem direkt mit spike-basierten Ein- und Ausgangssignalen arbeiten und sich so in einen ereignisbasierten Datenstrom einfügen. „Durch seine neuartige Architektur löst Senna den Kompromiss zwischen Energieeffizienz, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Vielseitigkeit wie kein anderer Edge-AI-Prozessor. Dies macht ihn perfekt geeignet für ressourcenlimitierte Anwendungen, die extrem schnelle Reaktionszeiten im Nanosekundenbereich benötigen“, erklärt Michael Rothe, Gruppenleiter Embedded AI am Fraunhofer IIS.

Skalierbar und flexibel

Das aktuelle Senna-Referenzdesign ist für 22-nm-Fertigungsprozesse ausgelegt. So könne der SNN-Prozessor als Chip in verschiedensten Anwendungen zum Einsatz kommen und kostengünstig realisiert werden, heißt es. Das Design sei dabei skalierbar und könne vor der Chip-Produktion noch an spezifische Anwendungen, Performance-Anforderungen und Besonderheiten der Zielhardware angepasst werden. Aber auch nach Fertigung des Chips bleibe Senna maximal flexibel, so die Forschenden, denn er sei vollständig programmierbar. Das verwendete SNN-Modell kann jederzeit verändert und wieder auf Senna übertragen werden. Um Entwickelnden die Implementierung ihrer KI-Modelle so einfach wie möglich zu machen, stellt das Fraunhofer IIS ergänzend ein Software-Development-Kit zur Verfügung.



  • Dassault Systèmes verändert Konzernleitung

    Dassault Systèmes verändert Konzernleitung

    Pascal Daloz soll sich auf seine Aufgabe als Chief Operating Officer von Dassault Systèmes konzentrieren. Rouven Bergmann wird zum Executive Vice President und Chief Financial Officer des Konzerns ernannt.

    mehr lesen: Dassault Systèmes verändert Konzernleitung

  • Trotz Personalmangels die Cybersicherheit verbessern

    Trotz Personalmangels die Cybersicherheit verbessern

    76 Prozent der Security-Verantwortlichen berichteten von einer Zunahme der Cyberangriffe im vergangenen Jahr – beschleunigt durch die Covid-19-Pandemie und eine rasche Verlagerung von Büro- zu Remote-Mitarbeitern sowie von der lokalen…

    mehr lesen: Trotz Personalmangels die Cybersicherheit verbessern

  • Softing mit neuer Doppelspitze

    Softing mit neuer Doppelspitze

    Softing Industrial Automation wird seit Jahresbeginn von einer Doppelspitze geleitet. Thomas Hilz und Thomas Rummel haben die Nachfolge von Frank Steinhoff angetreten.

    mehr lesen: Softing mit neuer Doppelspitze

  • EU investiert 43Mrd.€ in Halbleiterfertigung

    EU investiert 43Mrd.€ in Halbleiterfertigung

    Das Chip-Gesetzt soll die Resilienz sowie die Wettbewerbsfähigkeit Europas in Sachen Halbleitertechnologien stärken. Die EU-Kommission hat nun die Eckpunkte des Gesetzes vorgestellt.

    mehr lesen: EU investiert 43Mrd.€ in Halbleiterfertigung

  • Kaspersky meldet Allzeithoch

    Kaspersky meldet Allzeithoch

    DDoS-Angriffe haben im letzten Quartal 2021 ein trauriges Allzeithoch erreicht. Laut Kaspersky-Telemetrie ist die Gesamtzahl der DDoS-Angriffe im Vergleich zum dritten Quartal 2021 um 52% gestiegen. Das ist 4,5-mal höher…

    mehr lesen: Kaspersky meldet Allzeithoch

  • Integrierte Angriffserkennung und -blockierung in Echtzeit

    Integrierte Angriffserkennung und -blockierung in Echtzeit

    Dynatrace hat das Application Security Module erweitert. Es bietet nun eine automatische Erkennung und Abwehr von Angriffen in Echtzeit. Dies schützt vor Injection-Attacken, die kritische Schwachstellen wie Log4Shell ausnutzen.

    mehr lesen: Integrierte Angriffserkennung und -blockierung in Echtzeit

  • Eva Heuer wird Gesellschafterin bei T.Con

    Eva Heuer wird Gesellschafterin bei T.Con

    Mit Eva Heuer hat die T.Con eine neue Gesellschafterin. Seit 2019 ist sie Personalverantwortliche des SAP-Partners und wird sich dieser Aufgabe auch weiterhin widmen.

    mehr lesen: Eva Heuer wird Gesellschafterin bei T.Con

  • Aufträge für die nächsten 4,5 Monate

    Aufträge für die nächsten 4,5 Monate

    Der Auftragsbestand der deutschen Industrie reicht laut Berechnungen des Ifo Instituts für die nächsten 4,5 Monate. In der Automobilindustrie liegt der Auftragsbestand sogar bei 8 Monaten.

    mehr lesen: Aufträge für die nächsten 4,5 Monate

  • Keba übernimmt Drag and Bot

    Keba übernimmt Drag and Bot

    Drag and Bot gehört nun zur Keba Gruppe. Der Österreichische Automatisierungsspezialist hat die Übernahme bereits Ende vergangenen Jahres abgeschlossen.

    mehr lesen: Keba übernimmt Drag and Bot

  • Jaggaer übernimmt DocSkiff

    Jaggaer übernimmt DocSkiff

    Der Source-to-Pay-Anbieter Jaggaer übernimmt die KI-gestützte Vertragsanalyseplattform DocSkiff und will durch die Akquise, nach eigenen Angaben, die ’Autonomous Commerce’-Strategie vorantreiben.

    mehr lesen: Jaggaer übernimmt DocSkiff

  • Dassault Systèmes verändert Führungsebene

    Dassault Systèmes verändert Führungsebene

    Im Rahmen der 3DExperience World hat Dassault Systèmes Gian Paolo Bassi die Leitung von 3DExperience Works übergeben und zugleich Manish Kumar zum CEO von Solidworks ernannt.

    mehr lesen: Dassault Systèmes verändert Führungsebene

  • Siemens startet mit Umsatz- und Auftragsplus in 2022

    Siemens startet mit Umsatz- und Auftragsplus in 2022

    Das erste Quartal des aktuellen Geschäftsjahres hat Siemens mit einem Umsatzplus von 9 Prozent abgeschlossen und auch die Aufträge entwickelten sich positiv. Die aktuelle Prognose für das Geschäftsjahr bleibt zunächst…

    mehr lesen: Siemens startet mit Umsatz- und Auftragsplus in 2022