O MIT desenvolveu a arquitetura de um novo processador fotônico. Aumentará a eficiência das redes neurais ópticas mil vezes em comparação com dispositivos semelhantes.
O chip reduzirá a quantidade de eletricidade consumida pelo data center. Nós lhe diremos como funciona.
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Por que precisamos de uma nova arquitetura?
As redes neurais ópticas são mais rápidas que as soluções tradicionais que utilizam componentes eletrônicos. Luz isolamento dos caminhos do sinal e os fluxos de laser são capazes de passar uns pelos outros sem influência mútua. Desta forma, todos os caminhos de sinalização podem funcionar simultaneamente, permitindo altas taxas de transferência de dados.
Mas há um problema: quanto maior a rede neural, mais energia ela consome. Para resolver este problema, estão sendo desenvolvidos chips aceleradores especiais (aceleradores de IA) que otimizam a transferência de dados. No entanto, eles não escalam tão bem quanto gostaríamos.
O problema de eficiência energética e dimensionamento de chips ópticos foi resolvido no MIT e uma nova arquitetura de acelerador fotônico que reduz em mil vezes o consumo de energia do dispositivo e funciona com dezenas de milhões de neurônios. Os desenvolvedores afirmam que no futuro a tecnologia encontrará aplicação em data centers que interagem com sistemas inteligentes complexos e algoritmos de aprendizado de máquina, além de analisar big data.
Como ela é?
O novo chip é construído com base em um circuito optoeletrônico. Os dados transmitidos ainda são codificados com sinais ópticos, mas a detecção homódina balanceada é usada para multiplicação de matrizes (). Esta é uma técnica que permite gerar um sinal elétrico baseado em dois sinais ópticos.
Uma única via de sinalização é usada para transmitir pulsos de luz com informações sobre os neurônios de entrada e saída. Os dados sobre os pesos dos neurônios, pelo contrário, chegam através de canais separados. Todos eles “divergem” para nós de uma grade de fotodetectores homódinos, que calculam o valor de saída de cada neurônio (determinam o nível do sinal). Essa informação é então enviada para um modulador, que converte o sinal elétrico novamente em óptico. Em seguida, ele é enviado para a próxima camada da rede neural e o processo é repetido.
Em seu trabalho científico, engenheiros do MIT o seguinte diagrama para uma camada:
Cenário: / CC POR
A nova arquitetura do acelerador de IA requer apenas um canal de entrada e um canal de saída para cada neurônio. Como resultado, o número de fotodetectores é igualado ao número de neurônios, e não aos seus coeficientes de ponderação.
Essa abordagem permite economizar espaço no chip, aumentar o número de caminhos de sinal úteis e otimizar o consumo de energia. Agora, engenheiros do MIT estão criando um protótipo que testará na prática os recursos da nova arquitetura.
Quem mais está desenvolvendo chips fotônicos?
Desenvolvimentos de tecnologia semelhante Lightelligence é uma pequena startup com sede em Boston. Os funcionários da empresa dizem que seu acelerador de IA permitirá resolver problemas de aprendizado de máquina centenas de vezes mais rápido que os dispositivos clássicos. No ano passado, a equipe estava concluindo a criação de um protótipo de seu aparelho e se preparando para realizar testes.
Atua na área de chips fotônicos e Cisco. No início do ano a empresa anunciou startup Luxtera, que projeta chips fotônicos para data centers. Em particular, a empresa produz interfaces de hardware que permitem conectar fibra óptica diretamente aos servidores. Essa abordagem aumenta a capacidade da rede e acelera a transferência de dados. Os dispositivos Luxtera usam lasers especiais para codificar informações e fotodetectores de germânio para descriptografá-las.
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Outras grandes empresas de TI, como a Intel, também estão envolvidas em tecnologias ópticas. Em 2016, eles começaram a produzir seus próprios chips ópticos que otimizam a transferência de dados entre data centers. Recentemente, representantes da organização que planejam implementar essas tecnologias fora dos data centers – em lidars para carros autônomos.
Com o resultado de que
Até agora, as tecnologias fotônicas não podem ser chamadas de solução universal. A sua implementação exige grandes despesas com reequipamento técnico de data centers. Mas desenvolvimentos como os que estão a ser desenvolvidos no MIT e noutras organizações tornarão os chips ópticos mais baratos e muito provavelmente permitirão que sejam promovidos no mercado de massa de equipamentos para centros de dados.
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Fonte: habr.com