{"id":35567,"date":"2019-10-31T22:05:06","date_gmt":"2019-10-31T19:05:06","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/sokratit-energopotreblenie-v-tsod-pomozhet-novyj-fotonnyj-chip\/"},"modified":"2019-10-31T22:05:06","modified_gmt":"2019-10-31T19:05:06","slug":"sokratit-energopotreblenie-v-tsod-pomozhet-novyj-fotonnyj-chip","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pt\/blog\/administrirovanie\/sokratit-energopotreblenie-v-tsod-pomozhet-novyj-fotonnyj-chip","title":{"rendered":"Reduzir o consumo de energia em data centers - ajuda um novo chip fot\u00f4nico","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

No MIT desenvolveram uma nova arquitetura de processador fot\u00f4nico. Ele aumentar\u00e1 a efici\u00eancia de redes neurais \u00f3pticas em mil vezes, em compara\u00e7\u00e3o com dispositivos similares. <\/p>\n

O chip reduzir\u00e1 o consumo de eletricidade em data centers. Vamos explicar como ele funciona.<\/p>\n

\"Reduzir<\/a><\/noindex><\/a><\/noindex>
\nFoto \u2014 Ildefonso Polo<\/a><\/noindex> \u2014 Unsplash<\/i><\/p>\n

Por que uma nova arquitetura \u00e9 necess\u00e1ria<\/h2>\n

\nAs redes neurais \u00f3pticas operam mais r\u00e1pido do que as solu\u00e7\u00f5es tradicionais que usam componentes eletr\u00f4nicos. A luz n\u00e3o requer<\/a><\/noindex> isolamento dos caminhos de sinal, e os feixes de laser podem passar um pelo outro sem intera\u00e7\u00e3o m\u00fatua. Assim, todos os caminhos de sinal podem funcionar simultaneamente, garantindo uma alta taxa de transmiss\u00e3o de dados.<\/p>\n

Mas h\u00e1 um problema \u2014 quanto maior o tamanho da rede neural, mais energia ela consome. Para resolver esse problema, est\u00e3o sendo desenvolvidos chips aceleradores especiais (AI accelerators) que otimizam a transmiss\u00e3o de dados. No entanto, eles n\u00e3o escalonam t\u00e3o bem quanto gostar\u00edamos.<\/p>\n

O MIT e apresentaram<\/a><\/noindex> uma nova arquitetura de acelerador fot\u00f4nico, que reduz o consumo de energia do dispositivo em mil vezes e funciona com dezenas de milh\u00f5es de neur\u00f4nios. Os desenvolvedores afirmam que, no futuro, a tecnologia ser\u00e1 aplicada em data centers que interagem com sistemas e algoritmos inteligentes complexos, al\u00e9m de lidarem com a an\u00e1lise de grandes volumes de dados.<\/p>\n

O que isso representa<\/h2>\n

\nO novo chip \u00e9 constru\u00eddo sobre uma base de circuito optoeletr\u00f4nico. Os dados transmitidos ainda s\u00e3o codificados em sinais \u00f3pticos, mas para a multiplica\u00e7\u00e3o matricial \u00e9 utilizado o balanceamento de detec\u00e7\u00e3o homodina (p. 30<\/a><\/noindex>). Esta t\u00e9cnica permite gerar um sinal el\u00e9trico com base em dois sinais \u00f3pticos.<\/p>\n

Para transmitir pulsos de luz com informa\u00e7\u00f5es sobre os neur\u00f4nios de entrada e sa\u00edda, utiliza-se um \u00fanico caminho de sinal. Os dados sobre os pesos dos neur\u00f4nios, por outro lado, s\u00e3o enviados por canais separados. Todos eles se \"dispersam\" em n\u00f3s de uma rede de fotodetectores homodin\u00e2micos, que calculam o valor de sa\u00edda para cada neur\u00f4nio (definem o n\u00edvel de sinal). Em seguida, essa informa\u00e7\u00e3o \u00e9 enviada para o modulador, que converte o sinal el\u00e9trico de volta em \u00f3ptico. Depois, \u00e9 enviado para a pr\u00f3xima camada da rede neural e o processo se repete.<\/p>\n

Em seu trabalho cient\u00edfico, engenheiros do MIT apresentam<\/a><\/noindex> o seguinte esquema para uma camada:<\/p>\n

\"ReduzirImagem: Redes Neurais \u00d3pticas de Grande Escala Baseadas na Multiplica\u00e7\u00e3o Fotoel\u00e9trica<\/a><\/noindex> \/ CC BY<\/i><\/p>\n

A nova arquitetura de acelerador de IA requer apenas um canal de entrada e um canal de sa\u00edda para cada neur\u00f4nio. Como resultado, o n\u00famero de fotodetectores \u00e9 igual ao n\u00famero de neur\u00f4nios, e n\u00e3o de seus coeficientes de peso.<\/p>\n

Essa abordagem economiza espa\u00e7o no chip, aumenta o n\u00famero de caminhos de sinal \u00fateis e otimiza o consumo de energia. Atualmente, os engenheiros do MIT est\u00e3o criando um prot\u00f3tipo que permitir\u00e1 testar na pr\u00e1tica as capacidades da nova arquitetura.<\/p><\/blockquote>\n

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Quem mais est\u00e1 desenvolvendo chips fot\u00f4nicos<\/h2>\n

\nDesenvolvimentos de tecnologia semelhante est\u00e3o a cargo de<\/a><\/noindex> Lightelligence \u2014 uma pequena startup de Boston. Os funcion\u00e1rios da empresa afirmam que seu acelerador de IA permitir\u00e1 resolver tarefas de aprendizado de m\u00e1quina centenas de vezes mais r\u00e1pido do que dispositivos cl\u00e1ssicos. No ano passado, a equipe estava finalizando a constru\u00e7\u00e3o do prot\u00f3tipo de seu dispositivo e se preparando para realizar testes.<\/p>\n

Trabalha no setor de chips fot\u00f4nicos e a Cisco. No in\u00edcio do ano, a empresa anunciou a compra<\/a><\/noindex> da startup Luxtera, que projeta chips fot\u00f4nicos para centros de dados. Em particular, a empresa produz interfaces de hardware que permitem conectar fibra \u00f3tica diretamente aos servidores. Essa abordagem aumenta a largura de banda das redes e acelera a transmiss\u00e3o de dados. Os dispositivos da Luxtera utilizam lasers especiais para codificar informa\u00e7\u00f5es e fotodetectores de germ\u00e2nio para a sua decodifica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"Reduzir
\nFoto \u2014 Thomas Jensen<\/a><\/noindex> \u2014 Unsplash<\/i><\/p>\n

Outras grandes empresas de TI tamb\u00e9m est\u00e3o envolvidas em tecnologias \u00f3pticas, como a Intel. Desde 2016, eles come\u00e7aram a produzir seus pr\u00f3prios chips \u00f3pticos, otimizando a transmiss\u00e3o de dados entre data centers. Recentemente, representantes da organiza\u00e7\u00e3o dissemos<\/a><\/noindex>, o que planejam implementar essas tecnologias fora dos data centers - em lidars para carros aut\u00f4nomos.<\/p>\n

E no final<\/h2>\n

\nAt\u00e9 agora, as tecnologias fot\u00f4nicas n\u00e3o podem ser consideradas uma solu\u00e7\u00e3o universal. Sua implementa\u00e7\u00e3o requer grandes investimentos na moderniza\u00e7\u00e3o t\u00e9cnica dos data centers. Mas desenvolvimentos, como os que est\u00e3o sendo promovidos no MIT e em outras organiza\u00e7\u00f5es, tornar\u00e3o os chips \u00f3pticos mais baratos e provavelmente permitir\u00e3o que sejam 'impulsionados' no mercado de equipamentos para data centers.<\/p>\n

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