O MIT desenvolveu a arquitetura do novo processador de fótons. Aumentará a eficiência das redes neurais ópticas em mil vezes, em comparação com dispositivos similares.
O chip reduzirá a quantidade de eletricidade consumida pelo data center. Dizemos como é organizado.
Fotos - Ildefonso Polo - UnsplashPor que precisamos de uma nova arquitetura
As redes neurais ópticas são mais rápidas que as soluções tradicionais usando componentes eletrônicos. A luz
não requer isolamento dos caminhos do sinal e os fluxos de laser são capazes de passar um pelo outro sem influência mútua. Assim, todos os caminhos de sinalização podem funcionar simultaneamente, o que garante uma alta taxa de dados.
Mas há um problema - quanto maior o tamanho da rede neural, mais energia ela consome. Para resolver esse problema, estão sendo desenvolvidos chips aceleradores especiais (aceleradores de IA) que otimizam a transferência de dados. No entanto, eles não escalam tão bem quanto gostaríamos.
A solução para o problema de eficiência energética e dimensionamento de chips ópticos foi adotada no MIT e
introduziu uma nova arquitetura do acelerador de fótons, que reduz o consumo de energia do dispositivo em mil vezes e trabalha com dezenas de milhões de neurônios. Os desenvolvedores dizem que, no futuro, a tecnologia encontrará aplicação em data centers que interagem com sistemas inteligentes complexos e algoritmos de aprendizado de máquina, além de analisar big data.
O que ela é
O novo chip é baseado em um circuito optoeletrônico. Os dados transmitidos ainda são codificados com sinais ópticos, mas a detecção homodina balanceada é usada para multiplicação de matrizes (
p. 30 ). Esta é uma técnica que permite formar um sinal elétrico com base em duas ópticas.
Para transmitir pulsos de luz com informações sobre os neurônios de entrada e saída, um caminho de sinal é usado. Os dados sobre o peso dos neurônios, pelo contrário, vêm através de canais separados. Todos eles “divergem” ao longo dos nós da grade dos fotodetectores homodinos, que calculam o valor de saída para cada neurônio (determine o nível do sinal). Esta informação vai para um modulador, que converte o sinal elétrico novamente em óptico. Em seguida, ele passa para a próxima camada da rede neural e o processo se repete.
Em seu trabalho científico, os engenheiros do MIT
fornecem o seguinte esquema para uma única camada:
Imagem: Redes neurais ópticas em larga escala baseadas em multiplicação fotoelétrica / CC BYA nova arquitetura do acelerador de IA requer apenas uma entrada e um canal de saída para cada neurônio. Como resultado, o número de fotodetectores é igual ao número de neurônios, e não seus pesos.
Essa viagem permite economizar espaço no chip, aumentar o número de caminhos úteis de sinalização e otimizar o consumo de energia. Agora, os engenheiros do MIT estão criando um protótipo que testará os recursos da nova arquitetura na prática.
Quem mais está desenvolvendo chips fotônicos
Uma tecnologia semelhante
está sendo desenvolvida pela Lightelligence, uma pequena startup de Boston. Funcionários da empresa dizem que seu acelerador de IA permitirá resolver tarefas de aprendizado de máquina centenas de vezes mais rápido que os dispositivos clássicos. No ano passado, a equipe completou o protótipo do dispositivo e estava se preparando para realizar testes.
Trabalha no campo de chips fotônicos e Cisco. No início deste ano, a empresa anunciou a
compra de uma startup chamada Luxtera, que projeta chips fotônicos para data centers. Em particular, a empresa produz interfaces de hardware que permitem conectar fibra diretamente aos servidores. Essa abordagem aumenta a largura de banda da rede e acelera a transferência de dados. Os dispositivos Luxtera usam lasers especiais para codificar informações e detectores de foto germânio para sua descriptografia.
Fotos - Thomas Jensen - UnsplashOutras grandes empresas de TI, como a Intel, também estão envolvidas em tecnologias ópticas. Em 2016, eles começaram a produzir seus próprios chips ópticos que otimizam a transferência de dados entre os data centers. Recentemente, representantes da organização
disseram que planejam implementar essas tecnologias fora dos data centers - em lidares para veículos não tripulados.
Qual é o resultado
Até agora, a tecnologia fotônica não pode ser chamada de solução universal. Sua implementação requer altos custos para o reequipamento técnico dos data centers. Porém, desenvolvimentos como os que estão sendo desenvolvidos no MIT e em outras organizações tornarão os chips ópticos mais baratos e provavelmente permitirão que eles sejam "promovidos" no mercado de massa de equipamentos de data center.
Em
ITGLOBAL.COM, ajudamos as empresas a desenvolver sua infraestrutura de TI e a fornecer serviços em nuvem híbridos e privados. Aqui está o que escrevemos em nosso blog corporativo: