새로운 광자 칩은 데이터 센터의 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 될 것입니다

MIT는 새로운 광 프로세서 아키텍처를 개발했습니다. 이는 유사한 장치에 비해 광 신경망의 효율성을 수천 배 증가시킬 것입니다.

이 칩은 데이터 센터에서 소비되는 전력량을 줄여줍니다. 어떻게 작동하는지 알려드리겠습니다.

사진 — 일데폰소 폴로 — 언플래쉬

왜 새로운 아키텍처가 필요한가?

광학 신경망은 전자 부품을 사용하는 기존 솔루션보다 빠릅니다. 빛 필요하지 않습니다 신호 경로의 격리와 레이저 스트림은 상호 영향 없이 서로 통과할 수 있습니다. 이러한 방식으로 모든 신호 경로가 동시에 작동할 수 있어 높은 데이터 전송 속도가 가능합니다.

그러나 문제가 있습니다. 신경망이 클수록 더 많은 에너지를 소비합니다. 이 문제를 해결하기 위해 데이터 전송을 최적화하는 특수 가속기 칩(AI 가속기)이 개발되고 있습니다. 그러나 우리가 원하는 만큼 확장되지는 않습니다.

광칩의 에너지 효율성과 스케일링 문제는 MIT에서 해결되었고, 제시 장치의 전력 소비를 천 배로 줄이고 수천만 개의 뉴런과 작동하는 새로운 광 가속기 아키텍처입니다. 개발자들은 미래에 이 기술이 복잡한 지능형 시스템 및 기계 학습 알고리즘과 상호 작용하고 빅 데이터를 분석하는 데이터 센터에서 응용 프로그램을 찾을 것이라고 말합니다.

그녀는 어떤가요?

새로운 칩은 광전자 회로를 기반으로 제작되었습니다. 전송된 데이터는 여전히 광 신호로 인코딩되지만 균형 잡힌 호모다인 감지는 행렬 곱셈에 사용됩니다(30 페이지). 이는 두 개의 광학 신호를 기반으로 전기 신호를 생성할 수 있는 기술입니다.

단일 신호 경로는 입력 및 출력 뉴런에 대한 정보와 함께 광 펄스를 전송하는 데 사용됩니다. 반대로 뉴런의 가중치에 대한 데이터는 별도의 채널을 통해 제공됩니다. 그들 모두는 각 뉴런의 출력 값을 계산하는 호모다인 광검출기 그리드의 노드로 "분산"됩니다(신호 레벨 결정). 그런 다음 이 정보는 전기 신호를 다시 광학 신호로 변환하는 변조기로 전송됩니다. 그런 다음 신경망의 다음 계층으로 전송되고 프로세스가 반복됩니다.

과학 작업에서 MIT의 엔지니어들은 납 한 레이어에 대한 다음 다이어그램:

그림: 광전 곱셈을 기반으로 한 대규모 광 신경망 /CC BY

새로운 AI 가속기 아키텍처에는 각 뉴런에 대해 하나의 입력 채널과 하나의 출력 채널만 필요합니다. 결과적으로, 광검출기의 수는 가중치 계수가 아니라 뉴런의 수와 동일합니다.

이 접근 방식을 사용하면 칩 공간을 절약하고 유용한 신호 경로 수를 늘리며 전력 소비를 최적화할 수 있습니다. 이제 MIT의 엔지니어들은 실제로 새로운 아키텍처의 기능을 테스트할 프로토타입을 만들고 있습니다.

광자 칩을 개발하는 사람은 또 누구입니까?

유사 기술의 개발 약혼 한 Lightelligence는 보스턴에 본사를 둔 소규모 스타트업입니다. 회사 직원들은 AI 가속기를 사용하면 기존 장치보다 수백 배 더 빠르게 기계 학습 문제를 해결할 수 있다고 말합니다. 작년에 팀은 장치 프로토타입 제작을 완료하고 테스트 수행을 준비하고 있었습니다.

광자 칩 및 Cisco 분야에서 일합니다. 회사는 연초에 발표했다. 매수 데이터센터용 광칩을 설계하는 스타트업 Luxtera. 특히 이 회사는 광섬유를 서버에 직접 연결할 수 있는 하드웨어 인터페이스를 생산합니다. 이 접근 방식은 네트워크 용량을 늘리고 데이터 전송 속도를 높입니다. Luxtera 장치는 특수 레이저를 사용하여 정보를 인코딩하고 게르마늄 광검출기를 사용하여 정보를 해독합니다.

사진 — 토마스 젠슨 — 언플래쉬

인텔 등 다른 대형 IT 기업들도 광학 기술에 참여하고 있다. 2016년부터 그들은 데이터 센터 간 데이터 전송을 최적화하는 자체 광학 칩을 생산하기 시작했습니다. 최근에는 해당 기관의 대표 말한이러한 기술을 데이터 센터 외부, 즉 자율주행차용 라이더에 구현할 계획입니다.

결과와의

아직까지 광자 기술은 보편적인 솔루션이라고 할 수 없습니다. 이를 구현하려면 데이터 센터를 기술적으로 재구축하는 데 많은 비용이 필요합니다. 그러나 MIT와 다른 조직에서 개발 중인 것과 같은 개발은 광학 칩을 더 저렴하게 만들고 데이터 센터 장비의 대중 시장으로 홍보될 가능성이 높습니다.

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출처 : habr.com