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.



  • Wieder mehr Menschen in Kurzarbeit

    Wieder mehr Menschen in Kurzarbeit

    Nach Angaben des Ifo Instituts ist die Zahl der Kurzarbeitenden in Deutschland im Dezember auf 879.000 Menschen gestiegen. Vor allem in der Automobilindustrie ist der Anteil an Beschäftigten in Kurzarbeit…

    mehr lesen: Wieder mehr Menschen in Kurzarbeit

  • Autonomer Rennwagen der TU München fährt zum Vizetitel

    Autonomer Rennwagen der TU München fährt zum Vizetitel

    Im Rahmen der Autonomous Challenge @CES hat das Team der Technischen Universität München den 2. Platz belegt. Bei Geschwindigkeiten von bis zu 270km/h belegte am Ende das Team aus Mailand…

    mehr lesen: Autonomer Rennwagen der TU München fährt zum Vizetitel

  • Tobias Klein wird CFO bei Prime Computer

    Tobias Klein wird CFO bei Prime Computer

    Prime Computer hat Tobias Klein zum Chief Financial Officer ernannt. In seiner neuen Position soll er die globale Finanzorganisation des Unternehmens leiten.

    mehr lesen: Tobias Klein wird CFO bei Prime Computer

  • Industrial Digital Twin Association und Open Industry 4.0 Alliance arbeiten zusammen

    Industrial Digital Twin Association und Open Industry 4.0 Alliance arbeiten zusammen

    Im Rahmen einer strategischen Partnerschaft wollen die Industrial Digital Twin Association und Open Industry 4.0 Alliance zusammenarbeiten. Erste Kooperationsprojekte werden Ende Januar vorgestellt.

    mehr lesen: Industrial Digital Twin Association und Open Industry 4.0 Alliance arbeiten zusammen

  • Kritische Berichte über KI in der Unterzahl

    Kritische Berichte über KI in der Unterzahl

    Über künstliche Intelligenz wird in der Medienlandschaft weitgehend positiv berichtet, so eine Analyse des KI-Spezialisten SAS. Laut Analyse ist der überwiegende Teil der Berichterstattung dabei entweder deutlich kritisch oder deutlich…

    mehr lesen: Kritische Berichte über KI in der Unterzahl

  • Aus Auvesy und MDT Software wird Auvesy-MDT

    Aus Auvesy und MDT Software wird Auvesy-MDT

    Auvesy und MDT Software schließen sich zur Auvesy-MDT zusammen und wollen künftig unter der neuen Marke Softwarelösungen für die industrielle Automatisierung anbieten.

    mehr lesen: Aus Auvesy und MDT Software wird Auvesy-MDT

  • Spielerisch zu mehr MES-Knowhow

    Spielerisch zu mehr MES-Knowhow

    Was ist eigentlich eine Smart Factory? Dieser Frage nähert sich die MPDV-Gruppe spielerisch und hat dafür die App MyFactoryMania auf den Markt gebracht.

    mehr lesen: Spielerisch zu mehr MES-Knowhow

  • Fellowmind übernimmt ERP-Spezialisten Applabs

    Fellowmind übernimmt ERP-Spezialisten Applabs

    Der Microsoft Gold-Partner Fellowmind treibt seine Wachstumsstrategie weiter voran und hat mit Applabs ein drittes deutsches Unternehmen übernommen.

    mehr lesen: Fellowmind übernimmt ERP-Spezialisten Applabs

  • NTI Kailer eröffnet Standort in Burgau

    NTI Kailer eröffnet Standort in Burgau

    NTI Kailer expandiert mit einem weiterem Standort im Burgau (Bayern). Insgesamt verfügt das Unternehmen somit über 11 Niederlassungen in Deutschland.

    mehr lesen: NTI Kailer eröffnet Standort in Burgau

  • Gesellschaftlichen Problemen mit technischem Fortschritt entgegentreten

    Gesellschaftlichen Problemen mit technischem Fortschritt entgegentreten

    Technologien können die Welt verbessern und beispielsweise bei der Bewältigung des Klimawandels helfen. Das geht aus dem Bosch Tech Compass hervor.

    mehr lesen: Gesellschaftlichen Problemen mit technischem Fortschritt entgegentreten

  • Stefan Reuss verstärkt Managementteam der Würth Industrie Service

    Stefan Reuss verstärkt Managementteam der Würth Industrie Service

    Die Würth Industrie Service erweitert ihre Geschäftsführung. Stefan Reuss zeichnet seit Jahresbeginn für den Bereich IT und Digital Solutions verantwortlich.

    mehr lesen: Stefan Reuss verstärkt Managementteam der Würth Industrie Service

  • FIS-Geschäftsführung ordnet sich neu

    FIS-Geschäftsführung ordnet sich neu

    Nachdem Wolfgang Ebner und Frank Schöngarth in diesem Jahr ihren Ruhestand antreten, hat sich die FIS-Geschäftsleitung neu geordnet. Die Nachfolge der scheidenden Geschäftsführer treten Dieter Ball und Dirk Schneider an.

    mehr lesen: FIS-Geschäftsführung ordnet sich neu