قام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير بنية المعالج الضوئي الجديد. سيزيد من كفاءة الشبكات العصبية الضوئية ألف مرة مقارنة بالأجهزة المماثلة.
ستعمل الشريحة على تقليل كمية الكهرباء التي يستهلكها مركز البيانات. سنخبرك كيف يعمل.
ото - - Unsplash
لماذا نحتاج إلى بنية جديدة؟
تعد الشبكات العصبية الضوئية أسرع من الحلول التقليدية التي تستخدم المكونات الإلكترونية. ضوء عزل مسارات الإشارة، كما أن تيارات الليزر قادرة على المرور عبر بعضها البعض دون تأثير متبادل. وبهذه الطريقة، يمكن لجميع مسارات الإشارات أن تعمل في وقت واحد، مما يسمح بمعدلات نقل بيانات عالية.
ولكن هناك مشكلة - كلما كانت الشبكة العصبية أكبر، كلما زادت الطاقة التي تستهلكها. لحل هذه المشكلة، يتم تطوير شرائح تسريع خاصة (مسرعات الذكاء الاصطناعي) تعمل على تحسين نقل البيانات. ومع ذلك، فهي لا تتسع كما نرغب.
تم حل مشكلة كفاءة الطاقة وتوسيع نطاق الرقائق الضوئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا و بنية مسرع ضوئي جديدة تقلل من استهلاك طاقة الجهاز بألف مرة وتعمل مع عشرات الملايين من الخلايا العصبية. ويقول المطورون إن هذه التكنولوجيا ستجد تطبيقها في المستقبل في مراكز البيانات التي تتفاعل مع الأنظمة الذكية المعقدة وخوارزميات التعلم الآلي، وكذلك تحليل البيانات الضخمة.
كيف تبدو؟
تم بناء الشريحة الجديدة على أساس دائرة إلكترونية بصرية. لا تزال البيانات المرسلة مشفرة بإشارات ضوئية، ولكن يتم استخدام الكشف المتجانس المتوازن لضرب المصفوفة (). هذه تقنية تسمح لك بتوليد إشارة كهربائية بناءً على إشارتين ضوئيتين.
يتم استخدام مسار إشارة واحد لنقل نبضات الضوء مع معلومات حول الخلايا العصبية المدخلة والمخرجة. وعلى العكس من ذلك، تأتي البيانات المتعلقة بأوزان الخلايا العصبية عبر قنوات منفصلة. جميعها "تتباعد" إلى عقد شبكة من أجهزة الكشف الضوئي المتجانسة، والتي تحسب قيمة الخرج لكل خلية عصبية (تحدد مستوى الإشارة). يتم بعد ذلك إرسال هذه المعلومات إلى المغير، الذي يحول الإشارة الكهربائية مرة أخرى إلى إشارة ضوئية. بعد ذلك، يتم إرساله إلى الطبقة التالية من الشبكة العصبية ويتم تكرار العملية.
في عملهم العلمي مهندسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الرسم البياني التالي لطبقة واحدة:
صورة: / سيسي بي
تتطلب بنية تسريع الذكاء الاصطناعي الجديدة مدخلاً واحدًا وقناة إخراج واحدة فقط لكل خلية عصبية. ونتيجة لذلك، فإن عدد أجهزة الكشف الضوئية يعادل عدد الخلايا العصبية، وليس معاملات ترجيحها.
يتيح لك هذا الأسلوب توفير المساحة على الشريحة وزيادة عدد مسارات الإشارة المفيدة وتحسين استهلاك الطاقة. يقوم الآن مهندسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بإنشاء نموذج أولي يختبر قدرات البنية الجديدة عمليًا.
من هو الآخر الذي يقوم بتطوير الرقائق الضوئية؟
تطورات التكنولوجيا المماثلة Lightelligence هي شركة ناشئة صغيرة مقرها في بوسطن. ويقول موظفو الشركة إن مسرع الذكاء الاصطناعي الخاص بهم سيسمح بحل مشاكل التعلم الآلي أسرع بمئات المرات من الأجهزة الكلاسيكية. وفي العام الماضي، كان الفريق على وشك الانتهاء من إنشاء نموذج أولي لجهازهم والاستعداد لإجراء الاختبارات.
يعمل في مجال الرقائق الضوئية وسيسكو. وفي بداية العام أعلنت الشركة شركة Luxtera الناشئة، التي تصمم الرقائق الضوئية لمراكز البيانات. على وجه الخصوص، تنتج الشركة واجهات الأجهزة التي تسمح لك بتوصيل الألياف الضوئية مباشرة بالخوادم. يعمل هذا الأسلوب على زيادة سعة الشبكة وتسريع عملية نقل البيانات. تستخدم أجهزة Luxtera أشعة ليزر خاصة لتشفير المعلومات وأجهزة كشف ضوئية من الجرمانيوم لفك تشفيرها.
ото - - Unsplash
وتشارك أيضًا شركات تكنولوجيا المعلومات الكبيرة الأخرى، مثل Intel، في التقنيات البصرية. في عام 2016، بدأوا في إنتاج شرائحهم الضوئية الخاصة التي تعمل على تحسين نقل البيانات بين مراكز البيانات. في الآونة الأخيرة، ممثلو المنظمة أنهم يخططون لتطبيق هذه التقنيات خارج مراكز البيانات - في أجهزة الليدار للسيارات ذاتية القيادة.
ونتيجة لذلك
حتى الآن، لا يمكن وصف التقنيات الضوئية بأنها حل عالمي. يتطلب تنفيذها نفقات كبيرة لإعادة التجهيز الفني لمراكز البيانات. لكن التطورات مثل تلك التي يتم تطويرها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وغيرها من المنظمات ستجعل الرقائق الضوئية أرخص وستسمح على الأرجح بالترويج لها في السوق الشامل لمعدات مراكز البيانات.
نحن مشتركون نحن نساعد الشركات على تطوير البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وتقديم الخدمات السحابية الخاصة والمختلطة. هذا ما نكتب عنه في مدونة شركتنا:
المصدر: www.habr.com