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

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

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

Исследователи утверждают, что магнитооптические чипы памяти могут помочь снизить энергопотребление, 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.

По словам команды, опубликованным в журнале Nature Photonics, эти ячейки памяти позволяют пользователям выполнять высокоскоростные вычисления. Более высокая скорость обработки данных и меньшее энергопотребление упростят масштабирование центров обработки данных для работы систем искусственного интеллекта (ИИ).

«Для работы центров обработки данных с тысячами графических процессоров (GPU) требуется много энергии», — сказал соавтор исследования Натан Янгблад, инженер-электрик и компьютерщик из Питтсбургского университета. «И решение часто заключается в покупке большего количества графических процессоров и использовании большего количества энергии. Так что если оптика сможет решить эту проблему эффективнее и быстрее, это снизит потребление энергии, и система машинного обучения также будет работать быстрее».

Эти новые ячейки памяти используют магнитные поля для направления светового сигнала по часовой стрелке или против часовой стрелки через кольцевой резонатор — компонент, который усиливает свет на определенных длинах волн и подает его на один из двух выходных портов. В зависимости от интенсивности света на каждом выходном порте ячейка памяти может кодировать число от 0 до 1 или от 0 до минус 1. В отличие от традиционных ячеек памяти, которые кодируют только значения 0 или 1 в бите информации, новая ячейка памяти может кодировать ряд нецелых значений, что позволяет хранить до 3,5 бит на ячейку памяти.

Эти световые сигналы против часовой стрелки и по часовой стрелке похожи на «двух бегунов, бегущих 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 гонки вокруг этого кольцевого резонатора, можно использовать для усиления связей между узлами в искусственной нейронной сети. По его словам, они помогают алгоритмам машинного обучения обрабатывать данные аналогично человеческому мозгу.

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

Команда также продемонстрировала долговечность этого типа магнитооптической микросхемы памяти. Исследователи утверждают, что они выполнили более 2 миллиардов операций записи и стирания на этих чипах, не заметив никакого ухудшения производительности, что в 1000 раз лучше, чем предыдущие технологии памяти. Г-н Янгблад отметил, что типичные флэш-накопители ограничены 10 000–100 000 циклами 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