MIT vyvinul architektúru nového fotonického procesora. V porovnaní s podobnými zariadeniami tisíckrát zvýši efektivitu optických neurónových sietí.
Čip zníži množstvo elektriny spotrebovanej dátovým centrom. Prezradíme vám, ako to funguje.
Foto — — Odstriekať
Prečo potrebujeme novú architektúru?
Optické neurónové siete sú rýchlejšie ako tradičné riešenia využívajúce elektronické komponenty. Svetlo izolácia signálových ciest a laserové prúdy sú schopné prechádzať cez seba bez vzájomného ovplyvňovania. Týmto spôsobom môžu všetky signalizačné cesty fungovať súčasne, čo umožňuje vysoké rýchlosti prenosu dát.
Je tu však problém – čím väčšia neurónová sieť, tým viac energie spotrebuje. Na vyriešenie tohto problému sa vyvíjajú špeciálne akceleračné čipy (AI akcelerátory), ktoré optimalizujú prenos dát. Neškálujú sa však tak, ako by sme chceli.
Problém energetickej efektívnosti a škálovania optických čipov bol riešený na MIT a nová architektúra fotonického urýchľovača, ktorá tisíckrát znižuje spotrebu energie zariadenia a pracuje s desiatkami miliónov neurónov. Vývojári tvrdia, že v budúcnosti táto technológia nájde uplatnenie v dátových centrách, ktoré interagujú s komplexnými inteligentnými systémami a algoritmami strojového učenia a tiež analyzujú veľké dáta.
Aká je?
Nový čip je postavený na báze optoelektronického obvodu. Prenášané dáta sú stále kódované optickými signálmi, ale pre maticové násobenie sa používa vyvážená homodynová detekcia (). Ide o techniku, ktorá umožňuje generovať elektrický signál na základe dvoch optických.
Na prenos svetelných impulzov s informáciami o vstupných a výstupných neurónoch sa používa jediná signálna dráha. Údaje o hmotnostiach neurónov naopak prichádzajú cez samostatné kanály. Všetky sa „rozchádzajú“ do uzlov mriežky homodynných fotodetektorov, ktoré vypočítavajú výstupnú hodnotu pre každý neurón (určujú úroveň signálu). Tieto informácie sa potom posielajú do modulátora, ktorý konvertuje elektrický signál späť na optický. Ďalej sa odošle do ďalšej vrstvy neurónovej siete a proces sa opakuje.
Vo svojej vedeckej práci inžinieri z MIT nasledujúci diagram pre jednu vrstvu:
obrázok: / CC BY
Nová architektúra akcelerátora AI vyžaduje len jeden vstupný a jeden výstupný kanál pre každý neurón. Výsledkom je, že počet fotodetektorov sa rovná počtu neurónov, a nie ich váhovým koeficientom.
Tento prístup umožňuje ušetriť miesto na čipe, zvýšiť počet užitočných signálových ciest a optimalizovať spotrebu energie. Teraz inžinieri z MIT vytvárajú prototyp, ktorý otestuje možnosti novej architektúry v praxi.
Kto ešte vyvíja fotonické čipy?
Vývoj podobnej technológie Lightelligence je malý startup so sídlom v Bostone. Zamestnanci spoločnosti tvrdia, že ich AI akcelerátor umožní riešiť problémy strojového učenia stokrát rýchlejšie ako klasické zariadenia. Minulý rok tím dokončoval tvorbu prototypu svojho zariadenia a pripravoval sa na testy.
Pôsobí v oblasti fotonických čipov a Cisco. Začiatkom roka spoločnosť oznámila startup Luxtera, ktorý navrhuje fotonické čipy pre dátové centrá. Spoločnosť vyrába najmä hardvérové rozhrania, ktoré vám umožňujú pripojiť optické vlákna priamo k serverom. Tento prístup zvyšuje kapacitu siete a urýchľuje prenos dát. Zariadenia Luxtera používajú špeciálne lasery na kódovanie informácií a germániové fotodetektory na ich dešifrovanie.
Foto — — Odstriekať
Optickým technológiám sa venujú aj ďalšie veľké IT spoločnosti, ako napríklad Intel. Ešte v roku 2016 začali vyrábať vlastné optické čipy, ktoré optimalizujú prenos dát medzi dátovými centrami. Nedávno zástupcovia organizácie že tieto technológie plánujú implementovať mimo dátových centier – v lidaroch pre samoriadiace autá.
S tým výsledkom, že
Fotonické technológie zatiaľ nemožno nazvať univerzálnym riešením. Ich implementácia si vyžaduje veľké náklady na technické dovybavenie dátových centier. Vývoj, aký sa vyvíja na MIT a iných organizáciách, však zlacní optické čipy a s najväčšou pravdepodobnosťou im umožní presadiť sa na masovom trhu zariadení pre dátové centrá.
Sme v tom Pomáhame firmám rozvíjať IT infraštruktúru a poskytujeme privátne a hybridné cloudové služby. Toto je to, o čom píšeme na našom firemnom blogu:
Zdroj: hab.com