Neue, durch Licht und Magnete gesteuerte Speicherchips machen KI-Computer weniger energiehungrig.

Amerikanische Forscher entwickeln einen neuen Speicherchip, der sowohl Informationen speichern als auch Berechnungen mit hoher Geschwindigkeit und Effizienz durchführen kann.

Forscher sagen, dass fotomagnetische Speicherchips dazu beitragen könnten, den Energieverbrauch zu senken und so Energie für KI freizusetzen. (Quelle: Live Science)

Dies ist ein neuartiger ultraschneller Speicherchip (oder eine Speicherzelle), der sowohl optische als auch magnetische Signale nutzt, um Daten effizient zu verarbeiten und zu speichern.

Das Forschungsteam erklärte in der Fachzeitschrift Nature Photonics, dass diese Speicherzellen es Nutzern ermöglichen, Hochgeschwindigkeitsberechnungen durchzuführen. Schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und ein geringerer Stromverbrauch tragen dazu bei, Rechenzentren skalierbarer zu gestalten und so die Arbeit mit Systemen der künstlichen Intelligenz (KI) zu vereinfachen.

Nathan Youngblood, Elektro- und Computeringenieur an der Universität Pittsburgh (USA) und Mitautor der Studie, erklärte: „Der Betrieb von Rechenzentren mit Tausenden von Grafikprozessoren (GPUs) erfordert viel Energie. Die Lösung besteht oft darin, mehr GPUs zu kaufen und dadurch mehr Energie zu verbrauchen. Wenn die Optik dieses Problem effizienter und schneller lösen könnte, ließe sich der Stromverbrauch senken, und auch Systeme für maschinelles Lernen würden schneller laufen.“

Diese neuartigen Speicherzellen nutzen Magnetfelder, um ein Lichtsignal im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn durch einen Ringresonator zu steuern. Dieser verstärkt das Licht bei bestimmten Wellenlängen und leitet es zu einem von zwei Ausgängen. Abhängig von der Lichtintensität am jeweiligen Ausgang kann die Speicherzelle eine Zahl zwischen 0 und 1 oder zwischen 0 und -1 kodieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Speicherzellen, die nur 0- oder 1-Werte in einem einzelnen Bit speichern können, können die neuen Speicherzellen eine Vielzahl nicht-ganzzahliger Werte kodieren und somit bis zu 3,5 Bit pro Speicherzelle speichern.

„Diese gegen den Uhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn laufenden Lichtsignale sind wie zwei Läufer auf derselben Bahn, die aber in entgegengesetzte Richtungen laufen, wobei der Wind immer vor dem einen und hinter dem anderen weht“, sagte Ingenieur Youngblood.

Die aus dem Rennen um diesen Ringresonator gewonnenen Daten können genutzt werden, um die Verbindungen zwischen Knoten in künstlichen neuronalen Netzen zu verbessern. Sie helfen Algorithmen des maschinellen Lernens, Daten ähnlich wie das menschliche Gehirn zu verarbeiten, sagte er.

Anders als herkömmliche Computer, die Berechnungen in der Zentraleinheit durchführen und die Ergebnisse anschließend im Arbeitsspeicher ablegen, führen die neuen Speicherzellen Hochgeschwindigkeitsberechnungen direkt im Speicherarray durch. Laut Youngblood ist In-Memory-Computing besonders nützlich für Anwendungen wie künstliche Intelligenz, die große Datenmengen sehr schnell verarbeiten müssen.

Das Forschungsteam demonstrierte zudem die Langlebigkeit dieses optisch-magnetischen Speicherchips. Die Forscher gaben an, über zwei Milliarden Schreib- und Löschzyklen mit den Chips durchgeführt zu haben, ohne eine Leistungsminderung festzustellen – eine tausendfache Verbesserung gegenüber bisherigen Speichertechnologien. Herkömmliche Flash-Speicher sind laut Youngblood auf 10.000 bis 100.000 Schreib- und Löschzyklen beschränkt.

Youngblood und seine Kollegen hoffen, in Zukunft weitere dieser Speicherzellen in den Computer einbauen und mit komplexeren Berechnungen experimentieren zu können.

Diese Technologie könnte dazu beitragen, den Stromverbrauch von Systemen mit künstlicher Intelligenz zu minimieren, sagte er.

Quelle: https://baoquocte.vn/chip-bo-nho-moi-duoc-dieu-khien-bang-anh-sang-va-nam-cham-giup-may-tinh-ai-it-ngon-dien-hon-292647.html