Умные часы и другая электроника с батарейным питанием были бы еще умнее, если бы могли запускать алгоритмы ИИ. Но усилия по созданию микросхем с поддержкой ИИ для мобильных устройств пока что натолкнулись на стену — так называемую «стену памяти», разделяющую микросхемы обработки данных и памяти, которые должны работать вместе, чтобы удовлетворить огромные и постоянно растущие вычислительные потребности, предъявляемые ИИ.
«Транзакции между процессорами и памятью могут потреблять 95 процентов энергии, необходимой для машинного обучения и искусственного интеллекта, что сильно ограничивает время автономной работы», — говорит Субхасиш Митра, старший автор нового исследования, опубликованного в Nature Electronics.
Теперь команда, в которую входят ученый-компьютерщик из Стэнфорда Мэри Вуттерс и инженер-электрик Филип Вонг разработала систему, которая может выполнять задачи искусственного интеллекта быстрее и с меньшим энергопотреблением, используя восемь гибридных чипов, каждый со своим собственным процессором данных, построенным рядом с собственным хранилищем памяти.
Работа основана на предыдущей разработке новой технологии памяти, называемой RRAM, которая хранит данные даже при выключенном питании — например, флэш-память — только быстрее и с меньшим энергопотреблением. Успехи в RRAM позволили исследователям из Стэнфорда разработать гибридные чипы более раннего поколения, которые работали в одиночку. Их последняя разработка включает в себя важный новый элемент: алгоритмы, объединяющие восемь отдельных гибридных чипов в один энергоэффективный механизм обработки ИИ.
«Если бы мы могли построить один массивный обычный чип со всей необходимой обработкой и памятью, мы бы сделали это, но объем данных, необходимых для решения проблем ИИ, делает это мечтой», — говорит Субхасиш Митра. «Вместо этого мы обманываем гибридов, заставляя их думать, что они одна система, поэтому мы называем это системой иллюзий».
Исследователи разработали Illusion в рамках инициативы «Возрождение электроники» (ERI), программы стоимостью 1,5 миллиарда долларов. Агентство DARPA, которое помогло зародить Интернет более 50 лет назад, поддерживает исследования по поиску обходных путей к закону Мура, который предсказал развитие электроники за счет уменьшения размера транзисторов. Но транзисторы не могут сокращаться вечно.
«Чтобы превзойти возможности традиционной электроники, нам потребуются новые аппаратные технологии и новые идеи о том, как их использовать», — говорят исследователи.
Команда ученых построила и протестировала свой прототип с помощью сотрудников французского исследовательского института CEA-Leti и Технологического университета Наньян в Сингапуре. Система из восьми чипов — это только начало.
В ходе моделирования исследователи показали, как системы с 64 гибридными чипами могут запускать приложения ИИ в семь раз быстрее, чем современные процессоры, при этом потребляя в семь раз меньше энергии.
Такие возможности однажды позволят Illusion Systems стать, например, мозгом для очков дополненной и виртуальной реальности, которые будут использовать глубокие нейронные сети для обучения, обнаруживая объекты и людей в окружающей среде и предоставляя пользователям контекстную информацию — представьте себе систему AR / VR, которая поможет ученым-биологам идентифицировать неизвестные экземпляры животных.
«Тот факт, что изготовленный нами прототип работает так, как мы ожидали, говорит о том, что мы на правильном пути», — говорят исследователи, которые считают, что Illusion Systems может быть готова к выходу на рынок в течение трех-пяти лет.
Подпишитесь на наш канал в Telegram
