MIT разработал архитектуру нового фотонного процессора.
Это повысит эффективность оптических нейронных сетей в тысячу раз по сравнению с аналогичными устройствами.
Чип позволит сократить количество электроэнергии, потребляемой дата-центром.
Мы расскажем вам, как это работает. 
Фото - Ильдефонсо Поло — Unsplash
Зачем нам нужна новая архитектура?
Оптические нейронные сети работают быстрее, чем традиционные решения, использующие электронные компоненты.Свет не требует изоляция путей прохождения сигнала, а лазерные потоки способны проходить друг через друга без взаимного влияния.
Таким образом, все пути передачи сигналов могут функционировать одновременно, обеспечивая высокую скорость передачи данных.
Но есть проблема — чем больше нейронная сеть, тем больше энергии она потребляет. Для решения этой проблемы разрабатываются специальные чипы-ускорители (ИИ-ускорители), оптимизирующие передачу данных.
Однако они не масштабируются так хорошо, как хотелось бы.
Проблему энергоэффективности и масштабирования оптических чипов решили в Массачусетском технологическом институте и представлен новая архитектура фотонного ускорителя, снижающая энергопотребление устройства в тысячу раз и работающая с десятками миллионов нейронов.
Разработчики заявляют, что в будущем технология найдет применение в центрах обработки данных, которые взаимодействуют со сложными интеллектуальными системами и алгоритмами машинного обучения, а также анализируют большие данные.
На что она похожа?
Новый чип построен на основе оптоэлектронной схемы.Передаваемые данные по-прежнему кодируются оптическими сигналами, но для матричного умножения используется сбалансированное гомодинное детектирование ( стр.
30 ).
Это методика, позволяющая генерировать электрический сигнал на основе двух оптических.
Для передачи световых импульсов с информацией о входных и выходных нейронах используется единый сигнальный путь.
Данные о весах нейронов, наоборот, поступают по отдельным каналам.
Все они «расходятся» к узлам сетки гомодинных фотодетекторов, которые вычисляют выходное значение для каждого нейрона (определяют уровень сигнала).
Затем эта информация отправляется на модулятор, который преобразует электрический сигнал обратно в оптический.
Далее он отправляется на следующий уровень нейронной сети и процесс повторяется.
В своей научной работе инженеры Массачусетского технологического института вести следующая диаграмма для одного слоя: 
Изображение: Крупномасштабные оптические нейронные сети на основе фотоэлектрического умножения / CC BY
Новая архитектура ускорителя искусственного интеллекта требует только один входной и один выходной канал для каждого нейрона.
В результате количество фотодетекторов приравнивается к количеству нейронов, а не к их весовым коэффициентам.
Такой подход позволяет сэкономить место на кристалле, увеличить количество полезных путей прохождения сигнала и оптимизировать энергопотребление.Сейчас инженеры из MIT создают прототип, который проверит возможности новой архитектуры на практике.
Кто еще разрабатывает фотонные чипы?
Разработки подобной технологии задействован Lightelligence — небольшой стартап из Бостона.Сотрудники компании утверждают, что их ИИ-ускоритель позволит решать задачи машинного обучения в сотни раз быстрее, чем классические устройства.
В прошлом году команда завершала создание прототипа своего устройства и готовилась к проведению испытаний.
Работает в области фотонных чипов и Cisco. В начале года компания объявила покупка стартап Luxtera, разрабатывающий фотонные чипы для центров обработки данных.
В частности, компания производит аппаратные интерфейсы, позволяющие подключать оптоволокно напрямую к серверам.
Такой подход увеличивает пропускную способность сети и ускоряет передачу данных.
В устройствах Luxtera используются специальные лазеры для кодирования информации и германиевые фотодетекторы для ее расшифровки.
Фото - Томас Дженсен — Unsplash
Другие крупные ИТ-компании, такие как Intel, также занимаются оптическими технологиями.
Еще в 2016 году они начали производить собственные оптические чипы, оптимизирующие передачу данных между дата-центрами.
Недавно представители организации сказал что эти технологии планируют внедрять за пределами дата-центров — в лидарах для беспилотных автомобилей.
Каков результат?
Пока фотонные технологии нельзя назвать универсальным решением.Их реализация требует больших затрат на техническое перевооружение дата-центров.
Но разработки, подобные тем, которые разрабатываются в MIT и других организациях, удешевят оптические чипы и, скорее всего, позволят вывести их на массовый рынок оборудования для центров обработки данных.
Мы в ITGLOBAL.COM Мы помогаем компаниям развивать ИТ-инфраструктуру и предоставлять услуги частного и гибридного облака.
Вот о чем мы пишем в нашем корпоративном блоге:
- Конвергентные и гиперконвергентные среды как основа современного бизнеса
- Управляемые ИТ – новая идеология аутсорсинга
- Как управляемые базы данных помогают бизнесу
- Зачем клиенту облачного провайдера знать об уровне надежности дата-центра?
- В мире контейнеров: обзор технологий
-
Когда Ожидать Подъема Машин
19 Oct, 24 -
Google Останется Анонимным
19 Oct, 24 -
Построение Тора С Использованием Wpf
19 Oct, 24 -
Насколько Мы Богаты На Самом Деле
19 Oct, 24
