MIT ha desarrollado la arquitectura del nuevo procesador de fotones. Aumentará la eficiencia de las redes neuronales ópticas en mil veces, en comparación con dispositivos similares.
El chip reducirá la cantidad de electricidad consumida por el centro de datos. Te contamos cómo está organizado.
Fotos - Ildefonso Polo - Unsplash¿Por qué necesitamos una nueva arquitectura?
Las redes neuronales ópticas son más rápidas que las soluciones tradicionales que utilizan componentes electrónicos. La luz
no requiere aislamiento de las rutas de señal, y las corrientes láser pueden pasar entre sí sin influencia mutua. Por lo tanto, todas las rutas de señalización pueden funcionar simultáneamente, lo que garantiza una alta velocidad de datos.
Pero hay un problema: cuanto mayor es el tamaño de la red neuronal, más energía consume. Para resolver este problema, se están desarrollando chips de acelerador especiales (aceleradores de IA) que optimizan la transferencia de datos. Sin embargo, no se escalan tan bien como nos gustaría.
La solución al problema de la eficiencia energética y el escalado de los chips ópticos se adoptó en el MIT e
introdujo una nueva arquitectura del acelerador de fotones, que reduce el consumo de energía del dispositivo mil veces y funciona con decenas de millones de neuronas. Los desarrolladores dicen que en el futuro la tecnología encontrará aplicaciones en centros de datos que interactúen con sistemas inteligentes complejos y algoritmos de aprendizaje automático, además de analizar grandes datos.
Que es ella
El nuevo chip se basa en un circuito optoelectrónico. Los datos transmitidos todavía están codificados con señales ópticas, pero se utiliza la detección homodina equilibrada para la multiplicación de matrices (
p. 30 ). Esta es una técnica que le permite formar una señal eléctrica basada en dos ópticas.
Para transmitir pulsos de luz con información sobre las neuronas de entrada y salida, se utiliza una ruta de señal. Los datos sobre los pesos de las neuronas, por el contrario, provienen de canales separados. Todos ellos "divergen" a lo largo de los nodos de la cuadrícula de los fotodetectores homodinos, que calculan el valor de salida para cada neurona (determinar el nivel de señal). Esta información luego va a un modulador, que convierte la señal eléctrica de nuevo a óptica. Luego, pasa a la siguiente capa de la red neuronal y el proceso se repite.
En su trabajo científico, los ingenieros del MIT
ofrecen el siguiente esquema para una sola capa:
Imagen: Redes neuronales ópticas a gran escala basadas en multiplicación fotoeléctrica / CC BYLa nueva arquitectura del acelerador de IA requiere solo un canal de entrada y un canal de salida para cada neurona. Como resultado, el número de fotodetectores es igual al número de neuronas, y no sus pesos.
Tal viaje le permite ahorrar espacio en el chip, aumentar el número de rutas de señalización útiles y optimizar el consumo de energía. Ahora los ingenieros del MIT están creando un prototipo que probará las capacidades de la nueva arquitectura en la práctica.
¿Quién más está desarrollando chips fotónicos?
Lightelligence, una pequeña startup de Boston,
está desarrollando una tecnología similar. Los empleados de la compañía dicen que su acelerador de IA permitirá resolver tareas de aprendizaje automático cientos de veces más rápido que los dispositivos clásicos. El año pasado, el equipo completó el prototipo de su dispositivo y se estaba preparando para realizar pruebas.
Trabaja en el campo de chips fotónicos y Cisco. A principios de este año, la compañía anunció la
compra de una startup llamada Luxtera, que diseña chips fotónicos para centros de datos. En particular, la compañía produce interfaces de hardware que le permiten conectar fibra directamente a los servidores. Este enfoque aumenta el ancho de banda de la red y acelera la transferencia de datos. Los dispositivos Luxtera utilizan láseres especiales para codificar información y detectores de fotos de germanio para su descifrado.
Fotos - Thomas Jensen - UnsplashOtras grandes empresas de TI, como Intel, también están involucradas en tecnologías ópticas. En 2016, comenzaron a producir sus propios chips ópticos que optimizan la transferencia de datos entre centros de datos. Recientemente, representantes de la organización
dijeron que planean implementar estas tecnologías fuera de los centros de datos, en lidares para vehículos no tripulados.
Cual es el resultado
Hasta ahora, la tecnología fotónica no se puede llamar una solución universal. Su implementación requiere altos costos para el reequipamiento técnico de los centros de datos. Pero desarrollos como los que se están desarrollando en el MIT y otras organizaciones harán que los chips ópticos sean más baratos y probablemente permitirán que sean "promovidos" en el mercado masivo de equipos para centros de datos.
En
ITGLOBAL.COM ayudamos a las empresas a desarrollar su infraestructura de TI y a proporcionar servicios en la nube privados e híbridos. Esto es lo que escribimos en nuestro blog corporativo: