Le MIT a développé l'architecture du nouveau processeur de photons. Il augmentera l'efficacité des réseaux de neurones optiques de mille fois, par rapport à des appareils similaires.
La puce réduira la quantité d'électricité consommée par le centre de données. Nous disons comment cela est organisé.
Photos - Polo Ildefonso - UnsplashPourquoi avons-nous besoin d'une nouvelle architecture
Les réseaux de neurones optiques sont plus rapides que les solutions traditionnelles utilisant des composants électroniques. La lumière
ne nécessite pas d' isolement des chemins de signaux et les flux laser peuvent se traverser sans influence mutuelle. Ainsi, tous les chemins de signalisation peuvent fonctionner simultanément, ce qui garantit un débit de données élevé.
Mais il y a un problème - plus la taille du réseau de neurones est grande, plus il consomme d'énergie. Pour résoudre ce problème, des puces d'accélérateur spéciales (accélérateurs AI) sont en cours de développement qui optimisent le transfert de données. Cependant, ils ne sont pas aussi évolutifs que nous le souhaiterions.
La solution au problème de l'efficacité énergétique et de la mise à l'échelle des puces optiques a été reprise au MIT et a
introduit une nouvelle architecture de l'accélérateur de photons, qui réduit de mille fois la consommation électrique de l'appareil et fonctionne avec des dizaines de millions de neurones. Les développeurs affirment qu'à l'avenir, la technologie trouvera des applications dans les centres de données qui interagissent avec des systèmes intelligents complexes et des algorithmes d'apprentissage automatique, ainsi que l'analyse des mégadonnées.
Qu'est ce qu'elle
La nouvelle puce est basée sur un circuit optoélectronique. Les données transmises sont toujours codées avec des signaux optiques, mais une détection homodyne équilibrée est utilisée pour la multiplication matricielle (
p. 30 ). Il s'agit d'une technique qui vous permet de former un signal électrique basé sur deux optiques.
Pour transmettre des impulsions lumineuses avec des informations sur les neurones d'entrée et de sortie, un chemin de signal est utilisé. Les données sur le poids des neurones, au contraire, proviennent de canaux séparés. Tous "divergent" le long des nœuds de grille des photodétecteurs homodynes, qui calculent la valeur de sortie pour chaque neurone (déterminent le niveau du signal). Ces informations sont ensuite transmises à un modulateur, qui reconvertit le signal électrique en optique. Ensuite, il passe à la couche suivante du réseau neuronal et le processus se répète.
Dans leur travail scientifique, les ingénieurs du MIT
donnent le schéma suivant pour une seule couche:
Image: Réseaux de neurones optiques à grande échelle basés sur la multiplication photoélectrique / CC BYLa nouvelle architecture de l'accélérateur AI ne nécessite qu'une seule entrée et un seul canal de sortie pour chaque neurone. Par conséquent, le nombre de photodétecteurs est égal au nombre de neurones, et non à leur poids.
Un tel voyage vous permet d'économiser de l'espace sur la puce, d'augmenter le nombre de voies de signalisation utiles et d'optimiser la consommation d'énergie. Désormais, les ingénieurs du MIT créent un prototype qui testera les capacités de la nouvelle architecture dans la pratique.
Qui d'autre développe des puces photoniques
Une technologie similaire
est en cours de développement par Lightelligence, une petite startup de Boston. Les employés de l'entreprise disent que leur accélérateur d'IA permettra de résoudre des tâches d'apprentissage automatique des centaines de fois plus rapidement que les appareils classiques. L'année dernière, l'équipe a terminé le prototype de son appareil et se préparait à effectuer des tests.
Travaille dans le domaine des puces photoniques et Cisco. Plus tôt cette année, la société a annoncé l'
achat d'une start
- up appelée Luxtera, qui conçoit des puces photoniques pour les centres de données. En particulier, la société produit des interfaces matérielles qui vous permettent de connecter la fibre directement aux serveurs. Cette approche augmente la bande passante du réseau et accélère le transfert de données. Les appareils Luxtera utilisent des lasers spéciaux pour le codage des informations et des photodétecteurs au germanium pour leur décryptage.
Photos - Thomas Jensen - UnsplashD'autres grandes sociétés informatiques, comme Intel, sont également impliquées dans les technologies optiques. En 2016, ils ont commencé à produire leurs propres puces optiques qui optimisent le transfert de données entre les centres de données. Récemment, des représentants de l'organisation ont
déclaré qu'ils prévoyaient de mettre en œuvre ces technologies en dehors des centres de données - dans des lidars pour les véhicules sans pilote.
Quel est le résultat
Jusqu'à présent, la technologie photonique ne peut pas être qualifiée de solution universelle. Leur mise en œuvre nécessite des coûts élevés pour le rééquipement technique des centres de données. Mais des développements comme ceux en cours de développement au MIT et dans d'autres organisations rendront les puces optiques moins chères et leur permettront très probablement d'être «promus» sur le marché de masse des équipements de centres de données.
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