Nowe układy pamięci sterowane światłem i magnesami zmniejszają zapotrzebowanie komputerów AI na energię

Amerykańscy naukowcy opracowują nowy typ układu pamięci, który będzie mógł przechowywać informacje i wykonywać obliczenia z dużą szybkością i wydajnością.

Naukowcy twierdzą, że układy pamięci magnetooptycznej mogą pomóc zmniejszyć zużycie energii, uwalniając energię dla sztucznej inteligencji. (Źródło: Live Science)

To nowy typ ultraszybkiego układu pamięci (lub komórki pamięci), który wykorzystuje zarówno sygnały optyczne, jak i magnesy, aby efektywnie przetwarzać i przechowywać dane.

Zespół naukowców w czasopiśmie Nature Photonics poinformował, że ogniwa umożliwiają użytkownikom wykonywanie szybkich obliczeń. Szybsze przetwarzanie i niższe zużycie energii pomogą skalować centra danych, aby systemy sztucznej inteligencji (AI) mogły sprawnie działać.

„Centra danych z tysiącami procesorów graficznych (GPU) wymagają dużej ilości energii do działania” – powiedział współautor badania, Nathan Youngblood, inżynier elektryk i informatyk z Uniwersytetu w Pittsburghu. „Rozwiązaniem często jest zakup większej liczby procesorów graficznych i większe zużycie energii. Jeśli więc optyka rozwiąże ten problem wydajniej i szybciej, zmniejszy to zużycie energii, a system uczenia maszynowego będzie działał szybciej”.

Te nowe komórki pamięci wykorzystują pole magnetyczne do sterowania sygnałem świetlnym zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara przez rezonator pierścieniowy – element wzmacniający światło o określonych długościach fal – i przesyłający go do jednego z dwóch portów wyjściowych. W zależności od natężenia światła na każdym porcie wyjściowym, komórka pamięci może zakodować liczbę od 0 do 1 lub od 0 do minus 1. W przeciwieństwie do tradycyjnych komórek pamięci, które kodują tylko wartości 0 lub 1 w bicie informacji, nowe komórki pamięci mogą kodować szereg wartości niecałkowitych, co pozwala na przechowywanie do 3,5 bitu na komórkę pamięci.

Według inżyniera Youngblooda te sygnały świetlne skierowane w kierunku przeciwnym i zgodnym z ruchem wskazówek zegara to „dwóch biegaczy biegnących po tej samej bieżni, ale w przeciwnych kierunkach, przy czym wiatr zawsze wieje z przodu jednego, a z tyłu drugiego”.

Liczby zebrane podczas wyścigu wokół rezonatora pierścieniowego mogą zostać wykorzystane do wzmocnienia połączeń między węzłami w sztucznych sieciach neuronowych, pomagając algorytmom uczenia maszynowego przetwarzać dane w sposób podobny do ludzkiego mózgu – powiedział.

W przeciwieństwie do tradycyjnych komputerów, które wykonują obliczenia w jednostce centralnej, a następnie przesyłają wyniki do pamięci, nowe komórki pamięci wykonują szybkie obliczenia bezpośrednio w macierzy pamięci. Youngblood powiedział, że przetwarzanie w pamięci jest szczególnie przydatne w aplikacjach takich jak sztuczna inteligencja, które wymagają bardzo szybkiego przetwarzania dużej ilości danych.

Zespół zademonstrował również trwałość tego typu magnetooptycznych układów pamięci. Naukowcy stwierdzili, że wykonali na tych układach ponad 2 miliardy operacji zapisu i kasowania bez pogorszenia wydajności, co stanowi 1000-krotną poprawę w porównaniu z poprzednimi technologiami pamięci. Konwencjonalne dyski flash mają limit od 10 000 do 100 000 operacji zapisu i kasowania, powiedział Youngblood.

W przyszłości pan Youngblood i jego współpracownicy mają nadzieję dodać do komputerów więcej komórek pamięci i testować bardziej zaawansowane obliczenia.

Technologia ta może pomóc zmniejszyć ilość energii elektrycznej niezbędnej do działania systemów sztucznej inteligencji – dodał.

Źródło: 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