Новые чипы памяти, управляемые светом и магнитами, делают компьютеры с искусственным интеллектом менее энергоемкими

Американские исследователи разрабатывают новый тип микросхем памяти, способных как хранить информацию, так и выполнять вычисления с высокой скоростью и эффективностью.

Исследователи утверждают, что фотомагнитные чипы памяти могут помочь снизить энергопотребление, высвободив энергию для искусственного интеллекта. (Источник: Live Science)

Это новый тип сверхбыстрого чипа памяти (или ячейки памяти), который использует как оптические, так и магнитные сигналы для эффективной обработки и хранения данных.

В статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, исследовательская группа заявила, что эти ячейки памяти позволяют пользователям выполнять высокоскоростные вычисления. Более высокая скорость обработки и меньшее энергопотребление помогут масштабировать центры обработки данных, упростив работу систем искусственного интеллекта (ИИ).

Соавтор исследования, Натан Янгблад, инженер-электрик и специалист по вычислительной технике из Университета Питтсбурга (США), сказал: «Для питания центров обработки данных с тысячами графических процессоров (GPU) требуется огромное количество энергии. И часто решение заключается в покупке большего количества GPU и, как следствие, в увеличении энергопотребления. Поэтому, если оптика сможет решить эту проблему более эффективно и быстро, это станет решением для снижения энергопотребления, а системы машинного обучения будут работать быстрее».

В новых типах ячеек памяти используются магнитные поля для управления световым сигналом, направляя его по часовой или против часовой стрелки через кольцевой резонатор — компонент, усиливающий свет на определенных длинах волн и направляющий его на один из двух выходных портов. В зависимости от интенсивности света на каждом выходном порту ячейка памяти может кодировать число от 0 до 1 или от 0 до -1. В отличие от традиционных ячеек памяти, которые кодируют только значения 0 или 1 в одном бите информации, новые ячейки памяти могут кодировать множество нецелых значений, что позволяет хранить до 3,5 бит на ячейку памяти.

Эти световые сигналы, вращающиеся против часовой стрелки и по часовой стрелке, похожи на «двух бегунов на одной беговой дорожке, но они бегут в противоположных направлениях, при этом ветер всегда дует перед одним и позади другого», — сказал инженер Янгблад.

Полученные в ходе экспериментов данные, полученные в результате вращения этого кольцевого резонатора, могут быть использованы для усиления связей между узлами в искусственных нейронных сетях. По его словам, они помогают алгоритмам машинного обучения обрабатывать данные аналогично тому, как это делает человеческий мозг.

В отличие от традиционных компьютеров, которые выполняют вычисления в центральном процессоре, а затем отправляют результаты в память, новые ячейки памяти выполняют высокоскоростные вычисления непосредственно в массиве памяти. Янгблад говорит, что вычисления в памяти особенно полезны для таких приложений, как искусственный интеллект, которым необходимо очень быстро обрабатывать большие объемы данных.

Исследовательская группа также продемонстрировала долговечность этого типа оптико-магнитных микросхем памяти. Исследователи заявили, что они выполнили более 2 миллиардов циклов записи и стирания на этих микросхемах, не заметив при этом никакого снижения производительности, что в 1000 раз превосходит показатели предыдущих технологий памяти. Как отметил Янгблад, обычные флеш-накопители ограничены 10 000–100 000 циклами записи и стирания.

В будущем Янгблад и его коллеги надеются добавить в компьютер больше таких ячеек памяти и поэкспериментировать с более сложными вычислениями.

По его словам, эта технология может помочь минимизировать количество электроэнергии, необходимой для работы систем искусственного интеллекта.

Источник: 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