Ученые разработали энергоэффективный чип для искусственного интеллекта

Основная идея проста: в отличие от прежних микросхем, где на транзисторах производились только вычисления, теперь они являются еще и местом хранения данных. Это позволяет экономить время и энергию.

В результате повышается и производительность чипов, — говорит Хуссам Амрух, профессор кафедры проектирования процессоров искусственного интеллекта Мюнхенского технического университета (TUM).

Транзисторы, на которых он выполняет вычисления и хранит данные, имеют размер всего 28 нанометров, а в каждом из новых ИИ-чипов их размещены миллионы». Чипы будущего должны быть быстрее и эффективнее предыдущих. Соответственно, они не смогут так же быстро нагреваться. Это необходимо для поддержки таких приложений, как, например, расчеты в реальном времени при полете беспилотника. «Подобные задачи чрезвычайно сложны и энергоемки для компьютера», — поясняет профессор.

Современные микросхемы: много шагов, низкое энергопотребление

Эти ключевые требования к чипу математически выражаются параметром TOPS/W или тераопераций в секунду на ватт.

Этот параметр можно рассматривать как валюту для чипов будущего. Вопрос заключается в том, сколько триллионов операций (TOP) может выполнить процессор в секунду (S) при мощности в один ватт (W). Новый ИИ-чип, разработанный в сотрудничестве Bosch и Fraunhofer IMPS и поддерживаемый в процессе производства американской компанией GlobalFoundries, способен выполнять 885 TOPS/W.

Это делает его вдвое более мощным по сравнению с аналогичными чипами ИИ, включая чип MRAM компании Samsung. Широко используемые в настоящее время КМОП-чипы работают в диапазоне 10-20 TOPS/W. Об этом свидетельствуют результаты, недавно опубликованные в журнале Nature.

Вычисления в памяти работают как человеческий мозг

Принцип работы современной архитектуры микросхем исследователи позаимствовали у человека.

В мозге нейроны обрабатывают сигналы, а синапсы способны запоминать эту информацию, — говорит Амрух, рассказывая о том, как люди способны учиться и вспоминать сложные взаимосвязи.

Для этого в чипе используются «ферроэлектрические» (FeFET) транзисторы. Это электронные переключатели, обладающие специальными дополнительными характеристиками (переключение полюсов при подаче напряжения) и способные сохранять информацию даже при отключении от источника питания.

Кроме того, они обеспечивают одновременное хранение и обработку данных внутри транзисторов.

Теперь мы можем создавать высокоэффективные чипсеты, которые можно использовать, например, в таких приложениях, как глубокое обучение, генеративный ИИ или робототехника, где данные необходимо обрабатывать там же, где они генерируются, — считает Амрух.

Для создания готовых к продаже чипов потребуется междисциплинарное сотрудничество

Цель состоит в том, чтобы использовать чип для запуска алгоритмов глубокого обучения, распознавания объектов в космосе или обработки данных с беспилотников в полете без временной задержки. Однако профессор из интегрированного Мюнхенского института робототехники и машинного интеллекта (MIRMI) при TUM считает, что до достижения этой цели пройдет несколько лет.

По его мнению, до появления первых чипов с памятью, пригодных для реального применения, пройдет не более трех-пяти лет. Причина этого, в частности, кроется в требованиях промышленности к безопасности. Для того чтобы подобная технология могла быть использована, например, в автомобильной промышленности, недостаточно только ее надежного функционирования.

Она также должна отвечать специфическим критериям данной отрасли.

Это еще раз подчеркивает важность междисциплинарного сотрудничества с исследователями из различных областей, таких как информатика, информатика и электротехника, — заключает эксперт по аппаратному обеспечению Амрух.

Он считает это особой сильной стороной MIRMI.

26.10.2023


Подписаться в Telegram



Net&IT

Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее

Несколько лет назад исследователи Массачу...

Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам

Органические оптоэлектронные устройства, такие...

PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить

Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во...

Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания

В новом исследовании, опубликованном 18 декабр...

Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей

Искусственный интеллект, разработанный для&nbs...

Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали ...

Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта

Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио...

Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»

Стартовал отборочный этап Международного техно...

ИИ помогает математикам находить закономерности
ИИ помогает математикам находить закономерности

Применение машинного обучения для поиска ...

Scientific Reports: Борьба с недоверием в Интернете может быть неэффективной
Scientific Reports: Борьба с недоверием в Интернете может быть неэффективной

Новое исследование, проведенное Университетом ...

JRCS: ChatGPT перегружает пользователей выбором
JRCS: ChatGPT перегружает пользователей выбором

За последние несколько лет в области...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса