ชิปหน่วยความจำใหม่ที่ควบคุมด้วยแสงและแม่เหล็กทำให้คอมพิวเตอร์ AI กินพลังงานน้อยลง

นักวิจัยในสหรัฐฯ กำลังพัฒนาชิปหน่วยความจำชนิดใหม่ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลและคำนวณด้วยความเร็วและประสิทธิภาพสูง

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

นักวิจัยเผยชิปหน่วยความจำแมกนีโตออปติกอาจช่วยลดการใช้พลังงานเพื่อให้ AI มีพลังงานมากขึ้น (ที่มา: Live Science)

นี่เป็นชิปหน่วยความจำความเร็วสูงชนิดใหม่ (หรือเซลล์หน่วยความจำ) ที่ใช้ทั้งสัญญาณแสงและแม่เหล็กในการประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพ

เซลล์หน่วยความจำเหล่านี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถคำนวณความเร็วสูงได้ ทีมวิจัยกล่าวในวารสาร Nature Photonics ความเร็วในการประมวลผลที่เร็วขึ้นและการใช้พลังงานที่ต่ำลงจะช่วยให้ปรับขนาดศูนย์ข้อมูลเพื่อให้ระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ทำงานได้ง่ายขึ้น

“ศูนย์ข้อมูลที่มีหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) หลายพันหน่วยต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการทำงาน” นาธาน ยังบลัด วิศวกรไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์จากมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าว “และวิธีแก้ปัญหาส่วนใหญ่คือการซื้อ GPU มากขึ้นและใช้พลังงานมากขึ้น ดังนั้นหากอุปกรณ์ออปติกสามารถแก้ปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้น ก็จะช่วยลดการใช้พลังงาน และระบบการเรียนรู้ของเครื่องจักรก็จะทำงานได้เร็วขึ้นด้วย”

เซลล์หน่วยความจำใหม่เหล่านี้ใช้สนามแม่เหล็กเพื่อบังคับสัญญาณแสงตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาผ่านตัวเรโซเนเตอร์วงแหวน ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่เพิ่มแสงที่ความยาวคลื่นบางความยาวคลื่น และไปยังพอร์ตเอาต์พุต 1 ใน 2 พอร์ต ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่พอร์ตเอาต์พุตแต่ละพอร์ต เซลล์หน่วยความจำสามารถเข้ารหัสตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 1 หรือตั้งแต่ 0 ถึง -1 ซึ่งแตกต่างจากเซลล์หน่วยความจำแบบเดิมที่เข้ารหัสค่า 0 หรือ 1 ในข้อมูลเพียงบิตเดียว เซลล์หน่วยความจำแบบใหม่สามารถเข้ารหัสค่าที่ไม่ใช่จำนวนเต็มได้หลายค่า ทำให้สามารถเก็บค่าได้มากถึง 3.5 บิตต่อเซลล์หน่วยความจำหนึ่งเซลล์

สัญญาณไฟทวนเข็มนาฬิกาและตามเข็มนาฬิกาเปรียบเสมือน “นักวิ่งสองคนวิ่งอยู่บนเส้นทางเดียวกัน แต่วิ่งไปในทิศทางตรงข้ามกัน โดยลมจะพัดไปข้างหน้าคนหนึ่งและข้างหลังอีกคนเสมอ” วิศวกร Youngblood กล่าว

ตัวเลขที่ได้จากการแข่งขันรอบวงแหวนเรโซเนเตอร์นี้สามารถนำมาใช้เพื่อเสริมสร้างการเชื่อมต่อระหว่างโหนดในเครือข่ายประสาทเทียมได้ พวกเขาช่วยให้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องจักรประมวลผลข้อมูลในลักษณะเดียวกับสมองของมนุษย์ เขากล่าว

ต่างจากคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมที่ทำการคำนวณในหน่วยประมวลผลกลางแล้วส่งผลลัพธ์ไปยังหน่วยความจำ เซลล์หน่วยความจำใหม่จะดำเนินการคำนวณความเร็วสูงภายในอาร์เรย์หน่วยความจำโดยตรง Youngblood กล่าวว่าการประมวลผลในหน่วยความจำมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชัน เช่น ปัญญาประดิษฐ์ ที่ต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมากอย่างรวดเร็ว

ทีมยังได้สาธิตความทนทานของชิปหน่วยความจำแมกนีโตออปติกประเภทนี้ด้วย นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาได้เขียนและลบข้อมูลมากกว่า 2 พันล้านครั้งบนชิปเหล่านี้โดยไม่สังเกตเห็นการลดลงใดๆ ในด้านประสิทธิภาพ ซึ่งถือว่าดีขึ้นกว่าเทคโนโลยีหน่วยความจำรุ่นก่อนหน้าถึง 1,000 เท่า นายยังบลัดกล่าวว่าแฟลชไดรฟ์ทั่วไปจะจำกัดจำนวนรอบการเขียนและลบไว้ที่ 10,000 ถึง 100,000 รอบ

ในอนาคต Youngblood และเพื่อนร่วมงานของเขาหวังที่จะเพิ่มเซลล์หน่วยความจำเหล่านี้ให้กับคอมพิวเตอร์และทดสอบการคำนวณขั้นสูงเพิ่มเติม

เทคโนโลยีนี้อาจช่วยลดปริมาณไฟฟ้าที่จำเป็นในการรันระบบปัญญาประดิษฐ์ได้” เขากล่าว

แหล่งที่มา