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

Американские исследователи разрабатывают новый тип микросхемы памяти, которая сможет хранить информацию и выполнять вычисления с высокой скоростью и эффективностью.

Исследователи утверждают, что магнитооптические чипы памяти могут помочь снизить потребление энергии, высвободив ресурсы для искусственного интеллекта. (Источник: Live Science)

Это новый тип сверхбыстрой микросхемы памяти (или ячейки памяти), которая использует как оптические сигналы, так и магниты для эффективной обработки и хранения данных.

Как сообщает команда в журнале Nature Photonics, эти ячейки позволяют пользователям выполнять высокоскоростные вычисления. Более высокая скорость обработки данных и низкое энергопотребление помогут масштабировать центры обработки данных для систем искусственного интеллекта (ИИ).

«Для работы центров обработки данных с тысячами графических процессоров (GPU) требуется огромное количество энергии», — сказал соавтор исследования Натан Янгблад, инженер-электрик и компьютерщик из Питтсбургского университета. «И решение часто заключается в покупке большего количества GPU и повышенном энергопотреблении. Поэтому, если оптика сможет решить эту проблему эффективнее и быстрее, она снизит энергопотребление, а система машинного обучения также будет работать быстрее».

Эти новые ячейки памяти используют магнитное поле для направления светового сигнала по часовой стрелке или против часовой стрелки через кольцевой резонатор – компонент, усиливающий свет на определённых длинах волн – и направят его в 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 бите информации, новые ячейки памяти могут кодировать несколько нецелых значений, что позволяет хранить до 3,5 бит информации в одной ячейке памяти.

Эти световые сигналы, вращающиеся по часовой и против часовой стрелки, подобны «двум бегунам, бегущим по одной и той же трассе, но в противоположных направлениях, причем ветер всегда впереди одного и позади другого», — говорит инженер Янгблад.

Цифры, полученные в ходе этой гонки вокруг кольцевого резонатора, можно использовать для укрепления связей между узлами искусственных нейронных сетей. Они помогают алгоритмам машинного обучения обрабатывать данные подобно человеческому мозгу, сказал он.

В отличие от традиционных компьютеров, которые выполняют вычисления в центральном процессоре, а затем отправляют результаты в память, новые ячейки памяти выполняют высокоскоростные вычисления непосредственно внутри массива памяти. Янгблад отметил, что вычисления в оперативной памяти особенно полезны для таких приложений, как искусственный интеллект, которым требуется очень быстро обрабатывать большие объёмы данных.

Команда также продемонстрировала долговечность магнитооптических чипов памяти. Исследователи заявили, что выполнили более 2 миллиардов операций записи и стирания данных на чипах без какого-либо ухудшения производительности, что в 1000 раз лучше, чем у предыдущих технологий памяти. По словам Янгблада, обычные флеш-накопители ограничены 10 000–100 000 операций записи и стирания.

В будущем Янгблад и его коллеги надеются добавить больше таких ячеек памяти в компьютеры и протестировать более сложные вычисления.

По его словам, эта технология может помочь сократить количество электроэнергии, необходимое 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