MIT a dezvoltat o nouă arhitectură pentru un procesor fotonic. Acesta va îmbunătăți eficiența rețelelor neuronale optice de o mie de ori, comparativ cu dispozitive asemănătoare.
Chipul va reduce cantitatea de electricitate consumată de centrele de date. Iată cum este conceput.
Fotografie — — Unsplash
De ce este necesară o nouă arhitectură
Rețelele neuronale optice funcționează mai repede decât soluțiile tradiționale care folosesc componente electronice. Lumina izolează căile semnalului, iar fluxurile laser pot trece unele prin altele fără a se influența reciproc. Astfel, toate căile semnalului pot funcționa simultan, ceea ce asigură o viteză mare de transfer al datelor.
Dar există o problemă - cu cât dimensiunea rețelei neuronale este mai mare, cu atât aceasta consumă mai multă energie. Pentru a rezolva această problemă, sunt dezvoltate cipuri accelerator (AI accelerators) speciale, care optimizează transferul datelor. Totuși, acestea nu se scalează la fel de bine cum ar fi de dorit.
MIT s-a ocupat de problema eficienței energetice și scalabilității cipurilor optice și a dezvoltat o nouă arhitectură pentru un accelerator fotonic, care reduce consumul de energie al dispozitivului de o mie de ori și lucrează cu zeci de milioane de neuroni. Dezvoltatorii spun că în viitor tehnologia va găsi aplicații în centrele de date care interacționează cu sisteme inteligente complexe și algoritmi de învățare automată, precum și se ocupă de analiza datelor mari.
Ce reprezintă aceasta
Noul chip este construit pe baza unei scheme optoelectronice. Datele transmise sunt în continuare codificate prin semnale optice, dar pentru înmulțirea matricelor se folosește detectarea homodinamică echilibrată (). Aceasta este o tehnică care permite formarea unui semnal electric pe baza a două semnale optice.
Pentru transmiterea impulsurilor de lumină cu informații despre neuronii de intrare și ieșire se folosește o singură cale de semnal. Datele despre greutățile neuronilor, în schimb, sosesc pe canale separate. Toate acestea se «ramifică» pe nodurile rețelei de fotodetectori homodinamiști, care calculează valoarea de ieșire pentru fiecare neuron (determină nivelul semnalului). Apoi, această informație ajunge la modulatoare, care transformă semnalul electric înapoi în semnal optic. Ulterior, acesta este trimis la următorul strat al rețelei neuronale și procesul se repetă.
În lucrarea lor științifică, inginerii de la MIT următoarea schemă pentru un singur strat:
Imagine: / CC BY
Noua arhitectură a acceleratorului AI necesită un singur canal de intrare și unul de ieșire pentru fiecare neuron. Ca rezultat, numărul fotodetectorilor se aliniază la numărul neuronilor, nu la coeficientul lor de greutate.
Această abordare permite economisirea spațiului pe cip, creșterea numărului de căi de semnal utile și optimizarea consumului de energie. În prezent, inginerii de la MIT creează un prototip care va permite testarea practicilor pe baza noii arhitecturi.
Cine altcineva dezvoltă cipuri fotonice
Dezvoltările unei tehnologii similare Lightelligence — o mică startup din Boston. Angajații companiei spun că acceleratorul lor AI va permite rezolvarea problemelor de învățare automată de sute de ori mai repede decât dispozitivele clasice. Anul trecut, echipa a finalizat crearea prototipului dispozitivului lor și se pregătea pentru desfășurarea testelor.
De asemenea, activează în domeniul cipurilor fotonice și Cisco. La începutul anului, compania a anunțat despre startupului Luxtera, care proiectează cipuri fotonice pentru centrele de date. În special, compania produce interfațe hardware care permit conectarea fibrelor optice direct la servere. Această abordare sporește capacitatea de bandă a rețelelor și accelerează transmiterea datelor. Dispozitivele Luxtera folosesc lasere speciale pentru codificarea informațiilor și fotodetectori din germaniu pentru decriptarea acestora.
Fotografie — — Unsplash
Se ocupă de tehnologii optice și alte mari companii IT, cum ar fi Intel. Încă din 2016, acestea au început să producă propriile cipuri optice, optimizând transmiterea datelor între centrele de date. Recent, reprezentanții organizației , cee ce planifică să implementeze aceste tehnologii dincolo de centrele de date — în lidaruri pentru mașinile autonome.
Ce iese în urma acesteia
Deocamdată, tehnologiile fotonice nu pot fi considerate o soluție universală. Implementarea lor necesită investiții mari în modernizarea tehnică a centrelor de date. Însă, dezvoltările similare celor din MIT și alte organizații vor face cipurile optice mai ieftine și vor permite, cel mai probabil, „avansarea” acestora pe piața de echipamente pentru centrele de date.
Noi, la ajutăm companiile să dezvolte infrastructura IT și oferim servicii de cloud privat și hibrid. Aici este ceea ce scriem pe blogul corporativ:
Sursa: habr.com
