तंत्रिका नेटवर्क के साथ काम करने के लिए 8-बिट एनालॉग मेमोरी

वर्ष के अंत में, एक लेख हैबे पर दिखाई दिया कि आईबीएम चरण-परिवर्तन मेमोरी (चरण-परिवर्तन मेमोरी, या पीसीएम) के साथ मेमोरी के आधार पर पहली 8-बिट चिप बनाने में सक्षम था।

आज हम आपको बताएंगे कि आईटी दिग्गज द्वारा काम किए गए डिवाइस कैसे काम करते हैं।


/ फोटो आईबीएम रिसर्च सीसी बाय-एनडी

चिप विकसित करने का उद्देश्य क्या है?

आधुनिक मशीन लर्निंग सिस्टम मुख्य रूप से ग्राफिक प्रोसेसर (जीपीयू) के आधार पर काम करते हैं। उन्हें सक्रिय शीतलन की आवश्यकता होती है, क्योंकि GPU केंद्रीय प्रसंस्करण इकाइयों (सीपीयू) की तुलना में दो गुना अधिक तेजी से गर्म हो सकता है । यह डेटा केंद्रों के लिए बड़े बिजली बिलों में तब्दील हो जाता है जिसमें ऐसे कंप्यूटिंग क्लस्टर स्थित होते हैं।

डेटा केंद्रों (डीपीसी) के लिए ऊर्जा की खपत को कम करने का मुद्दा महत्वपूर्ण है। विश्लेषकों के अनुसार, 2025 तक, डेटा केंद्र उत्पन्न सभी बिजली का 20% उपभोग करेंगे। डेटा सेंटर की लागत को कम करने के लिए, मशीन लर्निंग (एमओ) के लिए नई तकनीकों का विकास किया जा रहा है। इनमें आईबीएम से 8-बिट चरण-परिवर्तन एनालॉग मेमोरी (पीसीएम) शामिल है। डेवलपर्स के अनुसार, नए चिप्स क्लासिक जीपीयू की तुलना में सौ गुना अधिक उत्पादक होंगे और इसके लिए 280 गुना कम ऊर्जा की आवश्यकता होगी।

पीसीएम मेमोरी के फायदों को इस तथ्य से समझाया जाता है कि डेटा का प्रसंस्करण और भंडारण एक डिवाइस पर होता है। पारंपरिक प्रणालियों में, इन प्रक्रियाओं को अलग किया जाता है - डेटा को डिवाइस से डिवाइस में स्थानांतरित किया जाना है, और इसकी वजह से गणना की गति और उनकी ऊर्जा दक्षता कम हो जाती है।

चिप 8-बिट फ्लोटिंग पॉइंट नंबरों के साथ काम करता है। आमतौर पर, मशीन लर्निंग अधिक सटीकता के साथ संख्याओं का उपयोग करता है, हालांकि, आईबीएम शोधकर्ताओं के अनुसार, यह रोजमर्रा के कार्यों के लिए पर्याप्त है।

प्रौद्योगिकी के रचनाकारों ने इसे ग्रंथों के अनुवाद और भाषण और छवियों की मान्यता में लागू करने में कामयाब रहे । अनुसंधान के आईबीएम उपाध्यक्ष जेफ वेलसर ने एक चिप में तंत्रिका नेटवर्क के संचालन की तुलना एक ऐसे व्यक्ति के साथ की, जो धुंधली खिड़की में धुंधली आकृति देखता है, लेकिन फिर भी इस स्थान पर अपने रिश्तेदार या दोस्त को पहचानता है।

आईबीएम ने पहले ही मशीन लर्निंग प्रौद्योगिकियों के साथ पीसीएम मेमोरी के पहले परिणाम दिखाए हैं। चिप पर एक साधारण सिंगल-लेयर न्यूरल नेटवर्क लॉन्च किया गया था, जिसने हाथ से लिखी संख्या 1, 0 और 4 को मान्यता दी। एल्गोरिथ्म ने 100% सटीकता के साथ छवियों को अलग किया।

आईबीएम एनालॉग मेमोरी कैसे काम करती है

चिप जर्मेनियम, टेल्यूरियम और एंटीमनी के एक मिश्र धातु से बना है, जिसे दो इलेक्ट्रोड के बीच रखा गया है। जब एक धारा सामग्री के माध्यम से पारित की जाती है, तो यह क्रिस्टलीय से अनाकार में अपने राज्य को बदल देती है। इन राज्यों का मतलब शून्य या एक है।

इस तथ्य के कारण कि मिश्र धातु की पूरी मात्रा में चरण नहीं बदलता है, लेकिन केवल इसके हिस्से में, 0 और 1 के बीच के मध्यवर्ती मूल्यों को सेल में संग्रहीत किया जा सकता है। स्मृति को लिखे जाने पर, संख्याएं "गोल" नहीं होती हैं, और यह काम करने वाले एल्गोरिदम की अधिक सटीकता प्राप्त करने में मदद करता है। चिप पर। यह माना जाता है कि डेटा संग्रहण की यह विधि मानव मस्तिष्क में न्यूरॉन्स के व्यवहार को अधिक सटीक रूप से बताती है।

डेटा को पढ़ते समय, एक छोटे से वर्तमान को सेल से गुजारा जाता है और प्रतिरोध को मापा जाता है। अनाकार राज्य में, मिश्र धातु प्रतिरोध क्रिस्टलीय एक से अधिक हो जाता है - यह पैरामीटर सेल में संग्रहीत संख्या निर्धारित करता है।

हालांकि पठन वोल्टेज सामग्री की चरण स्थिति को बदलने के लिए आवश्यक से कम है, यह एक मामूली कण बदलाव और डेटा विरूपण की ओर जाता है। इसलिए, आईबीएम ने पीसीएम मेमोरी में सुधार किया और डिवाइस में टाइटेनियम नाइट्राइड की एक अतिरिक्त परत को जोड़ा, जो मिश्र धातु को " लपेटता " है - इसे एक परावर्तक कहा जाता था।


/ कोएलमेन, डब्ल्यूडब्ल्यू एट अल। अनुमानित चरण-परिवर्तन मेमोरी डिवाइस / CC BY

डेटा रिकॉर्ड करते समय, रिफ्लेक्टर मिश्र धातु के माध्यम से धारा के पारित होने को प्रभावित नहीं करता है, क्योंकि इस मामले में टाइटेनियम नाइट्राइड का प्रतिरोध सेल सामग्री के प्रतिरोध से अधिक है। डेटा को पढ़ते समय, सेल सामग्री का प्रतिरोध परावर्तक की तुलना में अधिक हो जाता है, और इसलिए मिश्र धातु को दरकिनार करते हुए बाहरी परत से होकर गुजरता है। आईबीएम ने इस प्रकार की मेमोरी प्रोज-पीसीएम, या अनुमानित पीसीएम - "पीसीएम विद रिफ्लेक्टर" कहा।

प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण

आईटी उद्योग में, नई चिप ने सकारात्मक प्रतिक्रिया व्यक्त की। Ars Technica के वैज्ञानिक संपादक के अनुसार, डिवाइस में बड़ी क्षमता है - प्रौद्योगिकी के विकास और मेमोरी सेल के आकार में कमी के साथ, IBM डिवाइस की उत्पादकता को कम से कम सौ गुना बढ़ा सकता है। हालांकि, आईटी दिग्गज ने अभी तक कई कठिनाइयों को हल करने के लिए है।

पहला पीसीएम मेमोरी का बड़े पैमाने पर उत्पादन है। प्रोसेसर बाजार विश्लेषक लिनली ग्वेनैप के अनुसार, चिप विशेषताओं, जैसे ऑपरेटिंग वोल्टेज और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट प्रतिरोध, डिवाइस से डिवाइस में भिन्न होते हैं। ग्वेनैप का मानना ​​है कि आईबीएम ने अभी तक एक उपयुक्त विनिर्माण प्रक्रिया विकसित नहीं की है, इसलिए एनालॉग चिप जल्द ही एक व्यावसायिक उत्पाद नहीं बन जाएगा।

एक और कठिनाई तापमान परिवर्तन के लिए प्रतिरोध है। अब, गर्मी या ठंड के प्रभाव में, मिश्र धातु अपने चरण को बदल देती है। इसलिए, उपकरण के रचनाकारों को चिप को तापमान में उतार-चढ़ाव से बचाने के लिए एक तरह से आना होगा। संभवतः समाधान डिवाइस के आकार को कम करने के लिए होगा - अध्ययनों से पता चलता है कि सामग्री कई नैनोमीटर की परत मोटाई के साथ तापमान के लिए कम संवेदनशील है।


/ फोटो आईबीएम रिसर्च सीसी बाय-एनडी

मो के लिए और कौन चिप्स विकसित कर रहा है

इसी तरह की तकनीक मिथिक स्टार्टअप द्वारा विकसित की जा रही है। कंपनी के उपकरण के दिल में एक बहु - स्तरीय फ्लैश मेमोरी (बहु-स्तरीय सेल, या एमएलसी) है। चिप सेल दो या चार चार्ज स्तरों को स्टोर नहीं कर सकता , जैसा कि अधिक सामान्य फ्लैश मेमोरी डिवाइसों में होता है, लेकिन 256। यह इसकी क्षमता को बहुत बढ़ाता है। यह उम्मीद की जाती है कि ऐसी मेमोरी का उपयोग इंटरनेट लर्निंग एल्गोरिदम को चीजों के उपकरणों में लागू करने के लिए किया जाएगा: स्मार्टफोन, ड्रोन, स्मार्ट स्पीकर और श्रवण यंत्र ।

एक अन्य समान चिप सिंथेट द्वारा बनाई गई है। डिवाइस में गणना भी एमएलसी मेमोरी में की जाती है। प्रौद्योगिकी का मुख्य लाभ कम बिजली की खपत है। कंपनी के प्रतिनिधियों का कहना है कि उनका डिवाइस डिजिटल प्रोसेसर की तुलना में 50 गुना कम बिजली की खपत करता है। सिंथेट का उपयोग बैटरी से चलने वाले गैजेट्स में भी किया जाएगा: स्मार्टफोन, पहनने योग्य उपकरण, सेंसर और निगरानी कैमरे। स्टार्टअप पहले से ही प्रौद्योगिकी के पहले व्यावसायिक कार्यान्वयन पर काम कर रहा है - एक "स्मार्ट" माइक्रोफोन।

सामान्य तौर पर, एनालॉग पीसीएम चिप्स अभी तक उच्च परिशुद्धता कंप्यूटिंग के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं। इसलिए, उनका उपयोग केंद्रीय और ग्राफिक प्रोसेसर के संयोजन में किया जाता है। आईबीएम का मानना ​​है कि हाइब्रिड आर्किटेक्चर प्रदर्शन और सटीकता के बीच संतुलन बना सकता है। लेकिन भविष्य में, यह उम्मीद की जाती है कि एनालॉग मेमोरी डेटा सेंटरों में क्लासिक चिप्स को बदलने में सक्षम होगी ।

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