---

Партнёрский материал

Компания Intel состоит из множества подразделений, специализирующихся на тех или иных областях. Разработкой самых передовых и зачастую экспериментальных решений занимаются Лаборатории Intel или Intel Labs. У компании есть масса исследовательских лабораторий по всему миру, что позволяет более плотно сотрудничать с университетами, государственными институтами и компаниями в разных странах.

Источник изображений: Intel

Примечательно, что именно Пэт Гелсингер, нынешний глава Intel, почти 30 лет назад объединил разрозненные лаборатории под крылом одного подразделения и наладил коллективную работу между ними. За это время множество технологий вышли из стен Intel Labs и стали настолько привычными, что их не замечаешь. Трудно даже вообразить, что когда-то они имели статус экспериментальных и прошли несколько ступеней аудита, в рамках которых оценивались их перспективы развития, реализации, масштабирования и общей стоимости разработки.

Последний пункт является самым больным, как и для большинства других исследовательских лабораторий в любой сфере. Программные разработки могут быть завершены за год-два. Микроархитектурные решения требуют больше времени. Так, например, технология виртуализации VT-x варилась в лаборатории примерно три-четыре года, а общий путь от идеи до появления в конечных продуктах занял около пяти-шести лет. Самые сложные разработки, очевидно, связаны с решениями в кремнии.

Среди наиболее заметных продуктов, инициированных, а впоследствии развитых Intel совместно с другими грандами IT-индустрии, есть, к примеру, стандарты USB и PCI Express, которые нынче, благодаря специалистам Intel Labs, объединились в рамках Thunderbolt. Были и совсем нестандартные решения: именно Intel Labs разработала компьютерную систему, которая позволила известному физику-теоретику, космологу и астрофизику Стивену Хокингу (Stephen Hawking) общаться с миром, несмотря на потерю речи из-за болезни. Впоследствии разработка стала open source платформой.

На данный момент ключевыми направлениями для Intel Labs являются: искусственный интеллект, безопасность данных, технологии для центров обработки данных и 5G-инфраструктуры, новые подходы к вычислениям, повышение эффективности разработки ПО и железа, нестандартные и специализированные чипы и, конечно, новые микроархитектуры для будущих процессоров. Но не только все секреты сотрудники Intel Labs раскрывать не намерены.

В сфере новых вычислений одним из главных направлений разработки являются квантовые системы. Здесь Intel Labs развивают как программное, так и аппаратное обеспечение. Компания сосредоточена на разработке квантовых процессоров на спиновых кубитах. Она считает это направление наиболее перспективным благодаря лёгкости масштабирования и простоты интеграции в уже существующие CMOS-решения.

Но сам по себе квантовый процессор в нормальных условиях работать не может ему нужны сверхнизкие температуры, причём их нужно удерживать с высокой точностью. Поэтому Intel Labs разрабатывают системы для контроля криогенных систем, которые помимо точности также будут обладать высокими эффективностью и надёжностью. Кроме того, компания уделяет много внимания программной составляющей, работая над квантовыми компиляторами и различными алгоритмами для квантовых вычислений.

Другим важным направлением для Intel являются нейроморфные вычисления, которые помогут сделать ИИ-системы более похожими на настоящее человеческое мышление. Традиционный подход к ИИ требует глубокого обучения на огромных массивах данных, что ведёт к огромным затратам энергии и в то же время ограничивает такие системы только заранее заданной областью знаний ИИ-модель для распознавания картинок в принципе не может обрабатывать речь. Нейроморфные вычисления куда более эффективны.

Они быстрее (само-)обучаются и могут подтягивать внешние источники уже в процессе работы. Более того, для них есть множество иных областей применения, включая комбинаторные оптимизации, поиск графов, создание моделей диффузии тепла и многое другое. Во всех случаях, нейроморфный процессор оказывается в десятки раз производительнее чипов с традиционными архитектурами, и при этом потребляет намного меньше энергии. Одним из результатов работы Intel Labs в данном направлении является архитектура Loihi и чипы на её основе.

Ещё одним интересным направлением разработок Intel Labs является полностью гомоморфное шифрование (FHE), которое позволяет намного эффективнее защищать информацию. Данная технология позволяет проводить вычисления непосредственно над зашифрованными данными, без необходимости их расшифровки и обратного шифрования. По словам Intel, разрабатываемый ею подход в 1000 раз быстрее существующих. FHE позволит дополнить или заменить нынешние решения, например, инструкции Intel Software Guard Extensions (SGX), которые тоже были созданы в Intel Labs.

И FHE, и SGX важны для конфиденциальных вычислений и, в частности, для федеративного обучения ИИ-моделей на основе множества наборов данных из разрозненных источников, которые не хотят, чтобы их информация была видна остальным участникам процесса. Таким образом, например, была создана крупнейшая в мире база медицинских данных для обучения профильных ИИ. В этом случае крайне важно, чтобы вся система и её пользователи не имели никакого доступа к чувствительной информации вроде личных данных пациентов.

Ещё одним направлением деятельности Intel Labs является кремниевая фотоника, над которой компания трудилась более десяти лет. Упрощённо говоря, это интеграция лазерных приёмопередатчиков непосредственно в чипы для сверхбыстрой передачи данных с минимальными затратами энергии. Нужно это потому, что на передачу данных традиционным электрическим путём тратится всё больше энергии, а ёмкость каналов приближается к своим пределам, в том числе физическим современным чипам уже требуется несколько тысяч контактов. На первом этапе планируется напрямую связать оптикой все чипы (CPU, GPU, FPGA, ASIC, SSD и т.д.) внутри серверов и в пределах серверных стоек.

Наконец, нельзя не упомянуть ещё одну разработку Intel Labs, которая совсем недавно дебютировала в готовом продукте. Речь идёт об ASIC для майнинга под названием Bonanza Mine. О самом чипе и майнере на его основе мы подробно рассказывали ранее. А здесь отметим лишь, что Bonanza Mine получился крайне компактным и эффективным чипом. По показателю удельного потребления энергии он один из лучших на рынке. А судя по крупным заказам на эти чипы, Intel смогла предложить привлекательную цену на новинки.

Это далеко не полный список разработок Intel Labs. О многих из них компания не готова рассказывать в деталях. И не только потому, что это пока секретные исследования, от которых будет зависеть будущее компании, но и потому, что не все из них в скором времени увидят свет. Например, глава Intel Labs Рик Улиг (Rich Uhlig) обмолвился об изучении возможностей объединения отдельных блоков внутри чипов с помощью... беспроводной связи. Оказывается, на коротких расстояниях это может быть во всех смыслах выгоднее, чем проводка тысяч и тысяч соединений в интерпозере.