एक नई फोटोनिक चिप डेटा सेंटर में ऊर्जा की खपत को कम करने में मदद करेगी

एमआईटी ने एक नए फोटोनिक प्रोसेसर का आर्किटेक्चर विकसित किया है। यह समान उपकरणों की तुलना में ऑप्टिकल न्यूरल नेटवर्क की दक्षता को एक हजार गुना बढ़ा देगा।

चिप डेटा सेंटर द्वारा खपत की जाने वाली बिजली की मात्रा को कम कर देगी। हम आपको बताएंगे कि यह कैसे काम करता है.

- इल्डेफोन्सो पोलो - अनस्प्लैश

हमें नई वास्तुकला की आवश्यकता क्यों है?

ऑप्टिकल न्यूरल नेटवर्क इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करने वाले पारंपरिक समाधानों की तुलना में तेज़ हैं। रोशनी आवश्यकता नहीं है सिग्नल पथों का अलगाव, और लेजर धाराएँ पारस्परिक प्रभाव के बिना एक दूसरे से गुजरने में सक्षम हैं। इस तरह, सभी सिग्नलिंग पथ एक साथ कार्य कर सकते हैं, जिससे उच्च डेटा स्थानांतरण दर की अनुमति मिलती है।

लेकिन एक समस्या है - तंत्रिका नेटवर्क जितना बड़ा होगा, उतनी अधिक ऊर्जा की खपत होगी। इस समस्या को हल करने के लिए, विशेष त्वरक चिप्स (एआई एक्सेलेरेटर) विकसित किए जा रहे हैं जो डेटा ट्रांसफर को अनुकूलित करते हैं। हालाँकि, वे उतने अच्छे पैमाने पर नहीं हैं जितना हम चाहेंगे।

एमआईटी और में ऑप्टिकल चिप्स की ऊर्जा दक्षता और स्केलिंग की समस्या हल की गई थी प्रस्तुत एक नया फोटोनिक एक्सेलेरेटर आर्किटेक्चर जो डिवाइस की बिजली खपत को हजारों गुना कम कर देता है और लाखों न्यूरॉन्स के साथ काम करता है। डेवलपर्स का कहना है कि भविष्य में इस तकनीक का उपयोग डेटा केंद्रों में किया जाएगा जो जटिल बुद्धिमान प्रणालियों और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम के साथ बातचीत करते हैं, और बड़े डेटा का विश्लेषण भी करते हैं।

वह किसके जैसी है?

नई चिप एक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट के आधार पर बनाई गई है। प्रेषित डेटा अभी भी ऑप्टिकल सिग्नल के साथ एन्कोड किया गया है, लेकिन संतुलित होमोडाइन डिटेक्शन का उपयोग मैट्रिक्स गुणन के लिए किया जाता है (पेज 30). यह एक ऐसी तकनीक है जो आपको दो ऑप्टिकल के आधार पर विद्युत संकेत उत्पन्न करने की अनुमति देती है।

इनपुट और आउटपुट न्यूरॉन्स के बारे में जानकारी के साथ प्रकाश दालों को प्रसारित करने के लिए एकल सिग्नलिंग मार्ग का उपयोग किया जाता है। इसके विपरीत, न्यूरॉन्स के वजन पर डेटा अलग-अलग चैनलों के माध्यम से आता है। वे सभी होमोडाइन फोटोडिटेक्टरों के ग्रिड के नोड्स में "विचलित" होते हैं, जो प्रत्येक न्यूरॉन के लिए आउटपुट मान की गणना करते हैं (सिग्नल स्तर निर्धारित करते हैं)। फिर यह जानकारी एक मॉड्यूलेटर को भेजी जाती है, जो विद्युत सिग्नल को वापस ऑप्टिकल में परिवर्तित कर देता है। इसके बाद, इसे तंत्रिका नेटवर्क की अगली परत पर भेजा जाता है और प्रक्रिया दोहराई जाती है।

अपने वैज्ञानिक कार्य में, एमआईटी के इंजीनियर नेतृत्व एक परत के लिए निम्नलिखित आरेख:

चित्र: फोटोइलेक्ट्रिक गुणन पर आधारित बड़े पैमाने के ऑप्टिकल तंत्रिका नेटवर्क / सीसी द्वारा

नए एआई एक्सेलेरेटर आर्किटेक्चर को प्रत्येक न्यूरॉन के लिए केवल एक इनपुट और एक आउटपुट चैनल की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, फोटोडिटेक्टरों की संख्या उनके भार गुणांक के बजाय न्यूरॉन्स की संख्या के बराबर होती है।

यह दृष्टिकोण आपको चिप पर जगह बचाने, उपयोगी सिग्नल पथों की संख्या बढ़ाने और बिजली की खपत को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। अब एमआईटी के इंजीनियर एक प्रोटोटाइप बना रहे हैं जो व्यवहार में नई वास्तुकला की क्षमताओं का परीक्षण करेगा।

और कौन फोटोनिक चिप्स विकसित कर रहा है?

समान प्रौद्योगिकी का विकास में लगे लाइटेलिजेंस बोस्टन में स्थित एक छोटा स्टार्टअप है। कंपनी के कर्मचारियों का कहना है कि उनका एआई एक्सेलेरेटर क्लासिकल उपकरणों की तुलना में मशीन लर्निंग की समस्याओं को सैकड़ों गुना तेजी से हल करने में सक्षम होगा। पिछले साल, टीम अपने डिवाइस के प्रोटोटाइप का निर्माण पूरा कर रही थी और परीक्षण करने की तैयारी कर रही थी।

फोटोनिक चिप्स और सिस्को के क्षेत्र में काम करता है। साल की शुरुआत में कंपनी ने घोषणा की थी क्रय स्टार्टअप लक्सटेरा, जो डेटा केंद्रों के लिए फोटोनिक चिप्स डिजाइन करता है। विशेष रूप से, कंपनी हार्डवेयर इंटरफेस तैयार करती है जो आपको फाइबर ऑप्टिक्स को सीधे सर्वर से कनेक्ट करने की अनुमति देती है। यह दृष्टिकोण नेटवर्क क्षमता बढ़ाता है और डेटा स्थानांतरण को गति देता है। लक्सटेरा उपकरण सूचना को एनकोड करने के लिए विशेष लेजर का उपयोग करते हैं और इसे डिक्रिप्ट करने के लिए जर्मेनियम फोटोडिटेक्टर का उपयोग करते हैं।

- थॉमस जेन्सेन - अनस्प्लैश

इंटेल जैसी अन्य बड़ी आईटी कंपनियां भी ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं। 2016 में, उन्होंने अपने स्वयं के ऑप्टिकल चिप्स का उत्पादन शुरू किया जो डेटा केंद्रों के बीच डेटा ट्रांसफर को अनुकूलित करते हैं। हाल ही में संगठन के प्रतिनिधि बतायावे इन तकनीकों को डेटा सेंटरों के बाहर - सेल्फ-ड्राइविंग कारों के लिए लिडार में लागू करने की योजना बना रहे हैं।

परिणाम के साथ कि

अब तक, फोटोनिक प्रौद्योगिकियों को सार्वभौमिक समाधान नहीं कहा जा सकता है। उनके कार्यान्वयन के लिए डेटा केंद्रों के तकनीकी पुन: उपकरण के लिए बड़े खर्च की आवश्यकता होती है। लेकिन एमआईटी और अन्य संगठनों में विकसित किए जा रहे विकास ऑप्टिकल चिप्स को सस्ता बना देंगे और संभवतः उन्हें डेटा सेंटर उपकरणों के लिए बड़े पैमाने पर बाजार में बढ़ावा देने की अनुमति देंगे।

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स्रोत: www.habr.com