Les chercheurs ont utilisé la puce pour tester un réseau neuronal simple qui a réussi à déterminer les nombres avec une précision de 100%.
Début décembre 2018, lors de la
réunion internationale des appareils électroniques de l'
IEEE à San Francisco,
IBM a présenté une nouvelle puce analogique 8 bits. Cependant, la principale innovation n'était pas que les puces analogiques rattrapaient leurs homologues numériques, mais une refonte radicale de l'architecture. Cette puce a été la première puce à effectuer un calcul 8 bits au même endroit où les informations sont stockées.
Dans l'architecture informatique von Neumann traditionnelle, les données sont constamment transférées entre la mémoire et le processeur, ce qui consomme beaucoup d'énergie et de temps précieux, explique
Abu Sebastian , chercheur en chef dans ce travail de l'IMB Zurich. Le comptage en mémoire est la prochaine étape logique pour réduire la consommation d'énergie et augmenter la vitesse. Et cela est nécessaire pour que l'équipement puisse suivre le rythme des progrès dans le domaine de l'intelligence artificielle.
La nouvelle puce analogique d'IBM est basée sur
une mémoire à changement de phase . Son ingrédient clé est un matériau qui peut changer de phase en réponse au courant électrique. Ce sont généralement des alliages de germanium, de tellure et d'antimoine. Dans l'une des phases conductrices, les atomes s'alignent uniformément. Dans une autre phase qui ne conduit pas de courant, les atomes se déplacent, chauffés par le courant et se mélangent.
Un matériau qui change de phase, étant entre deux électrodes, ne bascule pas complètement entre des états ordonnés et chaotiques, ce qui correspondrait à une commutation entre zéro et l'unité. Au lieu de cela, à chaque instant, il y a un mélange des deux états. La résistance totale du matériau est déterminée par la taille des sites à atomes mixtes.
«Nous codons les informations grâce à la disposition des atomes», explique Sebastian. Par exemple, les poids dans un réseau de neurones peuvent être stockés et accessibles en tant que résistance d'un appareil à phase variable.
Cependant, ces résistances flottent et oscillent. Étant donné que le courant traverse le matériau lors de la lecture des informations, les sections mixtes changent légèrement au fil du temps à chaque fois - ce qui limite la précision et l'utilisation pratique de ces appareils.
Pour contourner ce problème, les chercheurs d'IBM ont introduit dans l'appareil avec un état de phase qui change le soi-disant segment de projection. Il a été
proposé pour la première fois en 2015, et la même équipe l'a fait. Il s'agit d'une couche conductrice de nitrure métallique, enroulée autour du centre d'un matériau à changement de phase et parallèle à ses électrodes, entre elles. Il partage les processus de lecture et d'écriture des informations.
Le segment de projection ne fait rien au moment de l'enregistrement. Tout le courant passe à travers le matériau à changement de phase et ajuste les sections mixtes. Mais lorsque les informations sont lues, le courant traverse le segment de projection, contournant les zones mixtes, elles restent intactes et protègent les informations qui y sont stockées. «Il s'agit d'une innovation clé», explique Sebastian.
Les chercheurs ont testé un réseau monocouche sur une puce 8 bits, composée de 30 dispositifs à changement de phase, pour reconnaître les images des nombres 1, 0 et 4, et ont atteint une précision de 100%. Et bien que ce soit encore une analyse préliminaire, Sebastian estime qu'une telle percée peut réduire la consommation d'énergie des appareils du futur de 100 à 1000 fois par rapport aux systèmes informatiques traditionnels.
Dans l'informatique traditionnelle, la précision a été valorisée et la tendance inverse a été observée dans le domaine de l'intelligence artificielle. IBM a également parlé d'une puce numérique qui fonctionne avec 8 bits et maintient la précision lors de la formation des réseaux de neurones. Cela rapproche le modèle du fonctionnement du cerveau humain, capable de tirer les bonnes conclusions avec un manque d'informations.
Le vice-président de la recherche d'IBM,
Jeff Welser , compare cela à une situation dans laquelle vous regardez à travers une fenêtre floue et voyez une silhouette floue d'une personne s'approchant de votre maison. "Une fois que vous comprenez que c'est votre mère, la précision de l'image n'aura plus d'importance", explique Welzer. "Vous aurez les bonnes informations."