빛과 자석으로 제어되는 새로운 메모리 칩, AI 컴퓨터의 전력 소모를 줄이다

미국의 연구원들은 정보를 저장하고 고속, 효율적으로 계산을 수행할 수 있는 새로운 유형의 메모리 칩을 개발하고 있습니다.

Chip bộ nhớ mới được điều khiển bằng ánh sáng và nam châm giúp máy tính AI ít ngốn điện hơn

연구원들은 자기광학 메모리 칩이 에너지 소비를 줄여 AI에 필요한 에너지를 확보하는 데 도움이 될 수 있다고 밝혔습니다. (출처: Live Science)

이는 광신호와 자석을 모두 사용하여 데이터를 효율적으로 처리하고 저장하는 새로운 유형의 초고속 메모리 칩(또는 메모리 셀)입니다.

연구팀은 네이처 포토닉스(Nature Photonics) 저널에 실린 논문에서 이 셀을 통해 사용자가 고속 계산을 수행할 수 있다고 밝혔습니다. 더 빠른 처리 속도와 낮은 에너지 소비는 인공지능(AI) 시스템을 위한 데이터 센터 확장에 도움이 될 것입니다.

"수천 개의 그래픽 처리 장치(GPU)를 갖춘 데이터 센터는 운영에 많은 에너지를 필요로 합니다."라고 피츠버그 대학교의 전기 및 컴퓨터 공학자이자 연구 공동 저자인 네이선 영블러드는 말했습니다. "그리고 해결책은 종종 더 많은 GPU를 구매하고 더 많은 에너지를 사용하는 것입니다. 따라서 광학 기술이 이 문제를 더 효율적이고 빠르게 해결할 수 있다면 전력 소비를 줄일 수 있고 머신러닝 시스템도 더 빠르게 작동할 것입니다."

이 새로운 메모리 셀은 자기장을 이용하여 광 신호를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 링 공진기(특정 파장의 빛을 증폭하는 부품)를 통해 두 개의 출력 포트 중 하나로 보냅니다. 각 출력 포트의 광 강도에 따라 메모리 셀은 0에서 1 사이 또는 0에서 -1 사이의 숫자를 인코딩할 수 있습니다. 정보 비트에 0 또는 1 값만 인코딩하는 기존 메모리 셀과 달리, 새로운 메모리 셀은 여러 개의 정수가 아닌 값을 인코딩할 수 있어 메모리 셀당 최대 3.5비트를 저장할 수 있습니다.

엔지니어 영블러드에 따르면, 반시계 방향과 시계 방향으로 작동하는 신호등은 "같은 트랙을 달리는 두 명의 주자가 반대 방향으로 달리는 것과 같습니다. 바람은 항상 한 주자 앞에, 다른 주자 뒤에 있습니다."라고 합니다.

링 공진기 주변에서 벌어지는 이 경쟁에서 얻은 결과는 인공 신경망의 노드 간 연결을 강화하는 데 활용될 수 있습니다. 그는 이러한 결과가 머신러닝 알고리즘이 인간의 뇌와 유사한 방식으로 데이터를 처리하는 데 도움이 된다고 설명했습니다.

중앙 처리 장치(CPU)에서 계산을 수행한 후 결과를 메모리로 전송하는 기존 컴퓨터와 달리, 새로운 메모리 셀은 메모리 어레이 내부에서 바로 고속 계산을 수행합니다. 영블러드는 메모리 내 컴퓨팅이 인공지능처럼 대량의 데이터를 매우 빠르게 처리해야 하는 애플리케이션에 특히 유용하다고 말했습니다.

연구팀은 또한 자기광학 메모리 칩의 내구성을 입증했습니다. 연구진은 이 칩에서 성능 저하 없이 20억 회 이상의 쓰기 및 삭제를 수행했으며, 이는 기존 메모리 기술에 비해 1,000배 향상된 수치라고 밝혔습니다. 영블러드는 기존 플래시 드라이브는 쓰기 및 삭제 횟수가 1만 회에서 10만 회로 제한되어 있다고 설명했습니다.

앞으로 영블러드와 그의 동료들은 이러한 메모리 셀을 더 많이 컴퓨터에 추가하고 더욱 진보된 계산을 시험해 볼 수 있기를 기대합니다.

그는 이 기술이 인공지능 시스템을 운영하는 데 필요한 전력량을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 말했다.

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