El MIT ha desarrollado la arquitectura de un nuevo procesador fotónico. Aumentará mil veces la eficiencia de las redes neuronales ópticas en comparación con dispositivos similares.
El chip reducirá la cantidad de electricidad consumida por el centro de datos. Te contamos cómo funciona.
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¿Por qué necesitamos una nueva arquitectura?
Las redes neuronales ópticas son más rápidas que las soluciones tradicionales que utilizan componentes electrónicos. Luz El aislamiento de las rutas de señal y los rayos láser pueden atravesarse entre sí sin influencia mutua. De esta manera, todas las rutas de señalización pueden funcionar simultáneamente, lo que permite altas velocidades de transferencia de datos.
Pero hay un problema: cuanto más grande es la red neuronal, más energía consume. Para solucionar este problema, se están desarrollando chips aceleradores especiales (aceleradores de IA) que optimizan la transferencia de datos. Sin embargo, no escalan tan bien como nos gustaría.
El problema de la eficiencia energética y el escalado de chips ópticos se resolvió en el MIT y una nueva arquitectura de acelerador fotónico que reduce mil veces el consumo de energía del dispositivo y funciona con decenas de millones de neuronas. Los desarrolladores afirman que en el futuro la tecnología encontrará aplicación en centros de datos que interactúan con complejos sistemas inteligentes y algoritmos de aprendizaje automático, además de analizar big data.
¿Cómo es ella?
El nuevo chip está construido sobre la base de un circuito optoelectrónico. Los datos transmitidos todavía están codificados con señales ópticas, pero la detección homodina equilibrada se utiliza para la multiplicación de matrices (). Esta es una técnica que permite generar una señal eléctrica a partir de dos ópticas.
Se utiliza una única vía de señalización para transmitir pulsos de luz con información sobre las neuronas de entrada y salida. Los datos sobre el peso de las neuronas, por el contrario, llegan por canales separados. Todos ellos "divergen" hacia los nodos de una red de fotodetectores homodinos, que calculan el valor de salida para cada neurona (determinan el nivel de la señal). Luego, esta información se envía a un modulador, que convierte la señal eléctrica nuevamente en óptica. A continuación, se envía a la siguiente capa de la red neuronal y se repite el proceso.
En su trabajo científico, ingenieros del MIT el siguiente diagrama para una capa:
Imagen: / CC POR
La nueva arquitectura del acelerador de IA requiere solo un canal de entrada y un canal de salida para cada neurona. Como resultado, el número de fotodetectores se equipara al número de neuronas, en lugar de a sus coeficientes de ponderación.
Este enfoque le permite ahorrar espacio en el chip, aumentar la cantidad de rutas de señal útiles y optimizar el consumo de energía. Ahora los ingenieros del MIT están creando un prototipo que permitirá probar en la práctica las capacidades de la nueva arquitectura.
¿Quién más está desarrollando chips fotónicos?
Desarrollos de tecnología similar. Lightelligence es una pequeña startup con sede en Boston. Los empleados de la empresa afirman que su acelerador de IA permitirá resolver problemas de aprendizaje automático cientos de veces más rápido que los dispositivos clásicos. El año pasado, el equipo estaba completando la creación de un prototipo de su dispositivo y preparándose para realizar pruebas.
Trabaja en el campo de los chips fotónicos y Cisco. A principios de año la empresa anunció startup Luxtera, que diseña chips fotónicos para centros de datos. En particular, la empresa produce interfaces de hardware que permiten conectar fibra óptica directamente a los servidores. Este enfoque aumenta la capacidad de la red y acelera la transferencia de datos. Los dispositivos Luxtera utilizan láseres especiales para codificar información y fotodetectores de germanio para descifrarla.
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Otras grandes empresas de TI, como Intel, también participan en tecnologías ópticas. En 2016, comenzaron a producir sus propios chips ópticos que optimizan la transferencia de datos entre centros de datos. Recientemente, representantes de la organización que planean implementar estas tecnologías fuera de los centros de datos, en lidars para vehículos autónomos.
Con el resultado de que
Hasta ahora, las tecnologías fotónicas no pueden considerarse una solución universal. Su implementación requiere grandes gastos de reequipamiento técnico de los centros de datos. Pero avances como los que se están desarrollando en el MIT y otras organizaciones abaratarán los chips ópticos y muy probablemente permitirán su promoción en el mercado masivo de equipos de centros de datos.
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Fuente: habr.com