Nieuwe geheugenchips aangestuurd door licht en magneten maken AI-computers minder energieverslindend

Amerikaanse onderzoekers ontwikkelen een nieuw type geheugenchip die zowel informatie kan opslaan als berekeningen met hoge snelheid en efficiëntie kan uitvoeren.

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

Volgens onderzoekers kunnen magneto-optische geheugenchips het energieverbruik helpen verminderen, zodat er meer energie beschikbaar komt voor AI. (Bron: Live Science)

Dit is een nieuw type ultrasnelle geheugenchip (of geheugencel) die zowel optische signalen als magneten gebruikt om gegevens efficiënt te verwerken en op te slaan.

De cellen stellen gebruikers in staat om supersnelle berekeningen uit te voeren, aldus het team in het tijdschrift Nature Photonics. De hogere verwerkingssnelheid en het lagere energieverbruik zullen helpen om datacenters te schalen, zodat systemen voor kunstmatige intelligentie (AI) gemakkelijker kunnen werken.

"Datacenters met duizenden grafische verwerkingseenheden (GPU's) hebben veel energie nodig om te functioneren", aldus medeauteur van de studie Nathan Youngblood, elektrotechnisch ingenieur en computertechnicus aan de Universiteit van Pittsburgh. "De oplossing is vaak om meer GPU's aan te schaffen en meer energie te verbruiken. Dus als optica dit probleem efficiënter en sneller kan oplossen, zal het stroomverbruik afnemen en zal het machine learning-systeem ook sneller werken."

Deze nieuwe geheugencellen gebruiken een magnetisch veld om een lichtsignaal met de klok mee of tegen de klok in door een ringresonator te sturen, een component die licht op bepaalde golflengtes versterkt, en dit naar een van de twee uitgangspoorten te sturen. Afhankelijk van de lichtintensiteit bij elke uitgangspoort kan de geheugencel een getal tussen 0 en 1, of tussen 0 en min 1, coderen. In tegenstelling tot traditionele geheugencellen die slechts 0 of 1 waarden in een bit informatie coderen, kunnen de nieuwe geheugencellen een aantal niet-gehele waarden coderen, waardoor er tot 3,5 bits per geheugencel kunnen worden opgeslagen.

Die lichtsignalen die met de klok mee en tegen de klok in draaien, zijn als "twee hardlopers die op hetzelfde spoor rennen, maar in tegengestelde richting, met de wind altijd voor de een en achter de ander", zegt ingenieur Youngblood.

De getallen die uit deze race rond de ringresonator voortkomen, kunnen worden gebruikt om de verbindingen tussen knooppunten in kunstmatige neurale netwerken te versterken. Zo kunnen algoritmen voor machinaal leren gegevens op een vergelijkbare manier verwerken als het menselijk brein, zei hij.

In tegenstelling tot traditionele computers, die berekeningen uitvoeren in de centrale verwerkingseenheid en de resultaten vervolgens naar het geheugen sturen, voeren de nieuwe geheugencellen supersnelle berekeningen uit in de geheugenarray. Youngblood zei dat in-memory computing met name nuttig is voor toepassingen zoals kunstmatige intelligentie (AI), die grote hoeveelheden data zeer snel moeten verwerken.

Het team toonde ook de duurzaamheid van dit type magneto-optische geheugenchip aan. De onderzoekers zeiden dat ze meer dan 2 miljard schrijf- en wisbewerkingen op deze chips hebben uitgevoerd zonder enige prestatievermindering te zien, een duizendvoudige verbetering ten opzichte van eerdere geheugentechnologieën. Conventionele flashdrives zijn beperkt tot 10.000 tot 100.000 schrijf- en wisbewerkingen, aldus Youngblood.

In de toekomst hopen de heer Youngblood en zijn collega's meer van deze geheugencellen aan computers toe te voegen en geavanceerdere berekeningen te testen.

Volgens hem zou de technologie kunnen helpen de hoeveelheid elektriciteit die nodig is om kunstmatige-intelligentiesystemen te laten werken, te verminderen.

Bron