Το MIT έχει αναπτύξει την αρχιτεκτονική ενός νέου φωτονικού επεξεργαστή. Θα αυξήσει την απόδοση των οπτικών νευρωνικών δικτύων χίλιες φορές σε σύγκριση με παρόμοιες συσκευές.
Το τσιπ θα μειώσει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται από το κέντρο δεδομένων. Θα σας πούμε πώς λειτουργεί.
Фото - — Ξεβιδώστε
Γιατί χρειαζόμαστε μια νέα αρχιτεκτονική;
Τα οπτικά νευρωνικά δίκτυα είναι ταχύτερα από τις παραδοσιακές λύσεις που χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Φως απομόνωση των μονοπατιών σήματος και τα ρεύματα λέιζερ μπορούν να περάσουν το ένα μέσα από το άλλο χωρίς αμοιβαία επιρροή. Με αυτόν τον τρόπο, όλες οι διαδρομές σηματοδότησης μπορούν να λειτουργούν ταυτόχρονα, επιτρέποντας υψηλούς ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων.
Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα - όσο μεγαλύτερο είναι το νευρωνικό δίκτυο, τόσο περισσότερη ενέργεια καταναλώνει. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, αναπτύσσονται ειδικά τσιπ επιταχυντή (AI accelerators) που βελτιστοποιούν τη μεταφορά δεδομένων. Ωστόσο, δεν κλιμακώνονται τόσο καλά όσο θα θέλαμε.
Το πρόβλημα της ενεργειακής απόδοσης και της κλιμάκωσης των οπτικών τσιπ λύθηκε στο MIT και μια νέα αρχιτεκτονική φωτονικού επιταχυντή που μειώνει την κατανάλωση ενέργειας της συσκευής κατά χίλιες φορές και λειτουργεί με δεκάδες εκατομμύρια νευρώνες. Οι προγραμματιστές λένε ότι στο μέλλον η τεχνολογία θα βρει εφαρμογή σε κέντρα δεδομένων που αλληλεπιδρούν με πολύπλοκα ευφυή συστήματα και αλγόριθμους μηχανικής μάθησης και επίσης θα αναλύουν μεγάλα δεδομένα.
Πώς είναι αυτή;
Το νέο τσιπ είναι κατασκευασμένο με βάση ένα οπτοηλεκτρονικό κύκλωμα. Τα μεταδιδόμενα δεδομένα εξακολουθούν να κωδικοποιούνται με οπτικά σήματα, αλλά η ανίχνευση ισορροπημένης ομοδύνης χρησιμοποιείται για πολλαπλασιασμό μήτρας (). Αυτή είναι μια τεχνική που σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα ηλεκτρικό σήμα με βάση δύο οπτικά.
Ένα μοναδικό μονοπάτι σηματοδότησης χρησιμοποιείται για τη μετάδοση παλμών φωτός με πληροφορίες σχετικά με τους νευρώνες εισόδου και εξόδου. Τα δεδομένα για τα βάρη των νευρώνων, αντίθετα, προέρχονται από ξεχωριστά κανάλια. Όλοι αυτοί «αποκλίνουν» σε κόμβους ενός πλέγματος φωτοανιχνευτών ομοδύνης, οι οποίοι υπολογίζουν την τιμή εξόδου για κάθε νευρώνα (καθορίζουν το επίπεδο σήματος). Στη συνέχεια, αυτές οι πληροφορίες αποστέλλονται σε έναν διαμορφωτή, ο οποίος μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα πίσω σε οπτικό. Στη συνέχεια, αποστέλλεται στο επόμενο επίπεδο του νευρωνικού δικτύου και η διαδικασία επαναλαμβάνεται.
Στο επιστημονικό τους έργο, μηχανικοί από το MIT το ακόλουθο διάγραμμα για ένα στρώμα:
Εικόνα: / CC BY
Η νέα αρχιτεκτονική επιταχυντή AI απαιτεί μόνο ένα κανάλι εισόδου και ένα κανάλι εξόδου για κάθε νευρώνα. Ως αποτέλεσμα, ο αριθμός των φωτοανιχνευτών εξισώνεται με τον αριθμό των νευρώνων και όχι με τους συντελεστές στάθμισής τους.
Αυτή η προσέγγιση σάς επιτρέπει να εξοικονομήσετε χώρο στο τσιπ, να αυξήσετε τον αριθμό των χρήσιμων διαδρομών σήματος και να βελτιστοποιήσετε την κατανάλωση ενέργειας. Τώρα μηχανικοί από το MIT δημιουργούν ένα πρωτότυπο που θα δοκιμάσει τις δυνατότητες της νέας αρχιτεκτονικής στην πράξη.
Ποιος άλλος αναπτύσσει φωτονικά τσιπ;
Εξελίξεις παρόμοιας τεχνολογίας Η Lightelligence είναι μια μικρή startup με έδρα τη Βοστώνη. Οι υπάλληλοι της εταιρείας λένε ότι ο επιταχυντής τεχνητής νοημοσύνης τους θα επιτρέψει την επίλυση προβλημάτων μηχανικής μάθησης εκατοντάδες φορές πιο γρήγορα από τις κλασικές συσκευές. Πέρυσι, η ομάδα ολοκλήρωσε τη δημιουργία ενός πρωτοτύπου της συσκευής της και ετοιμαζόταν να πραγματοποιήσει δοκιμές.
Δουλεύει στον τομέα των φωτονικών τσιπ και της Cisco. Στις αρχές του έτους η εταιρεία ανακοίνωσε η startup Luxtera, η οποία σχεδιάζει φωτονικά τσιπ για κέντρα δεδομένων. Συγκεκριμένα, η εταιρεία παράγει διεπαφές υλικού που σας επιτρέπουν να συνδέετε οπτικές ίνες απευθείας με διακομιστές. Αυτή η προσέγγιση αυξάνει τη χωρητικότητα του δικτύου και επιταχύνει τη μεταφορά δεδομένων. Οι συσκευές Luxtera χρησιμοποιούν ειδικά λέιζερ για την κωδικοποίηση πληροφοριών και φωτοανιχνευτές γερμανίου για την αποκρυπτογράφηση τους.
Фото - — Ξεβιδώστε
Άλλες μεγάλες εταιρείες πληροφορικής, όπως η Intel, ασχολούνται επίσης με τις οπτικές τεχνολογίες. Το 2016, άρχισαν να παράγουν τα δικά τους οπτικά τσιπ που βελτιστοποιούν τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ των κέντρων δεδομένων. Πρόσφατα εκπρόσωποι της οργάνωσης ότι σχεδιάζουν να εφαρμόσουν αυτές τις τεχνολογίες εκτός των κέντρων δεδομένων - σε lidar για αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα.
Με αποτέλεσμα η
Μέχρι στιγμής, οι φωτονικές τεχνολογίες δεν μπορούν να ονομαστούν καθολική λύση. Η εφαρμογή τους απαιτεί μεγάλα έξοδα για τεχνικό επανεξοπλισμό των data centers. Αλλά εξελίξεις όπως αυτές που αναπτύσσονται στο MIT και σε άλλους οργανισμούς θα κάνουν τα οπτικά τσιπ φθηνότερα και πιθανότατα θα τους επιτρέψουν να προωθηθούν στη μαζική αγορά εξοπλισμού κέντρων δεδομένων.
Είμαστε μέσα Βοηθάμε τις εταιρείες να αναπτύξουν υποδομές πληροφορικής και να παρέχουν ιδιωτικές και υβριδικές υπηρεσίες cloud. Για αυτό γράφουμε στο εταιρικό μας blog:
Πηγή: www.habr.com