Max Home IndustryУмные часы и другая электроника с батарейным питанием были бы еще умнее, если бы могли запускать алгоритмы искусственного интеллекта. Но усилия по созданию микросхем с поддержкой ИИ для мобильных устройств пока что натолкнулись на стену — так называемую «стену памяти», которая разделяет микросхемы обработки данных и памяти, которые должны работать вместе, чтобы удовлетворить огромные и постоянно растущие вычислительные потребности, предъявляемые ИИ. .
«Транзакции между процессорами и памятью могут потреблять 95 процентов энергии, необходимой для машинного обучения и искусственного интеллекта, что серьезно ограничивает время автономной работы», — сказал компьютерный ученый Субхасиш Митра, старший автор нового исследования, опубликованного в Nature. Электроника .
Теперь команда, в которую входят ученый-компьютерщик из Стэнфордского университета Мэри Вуттерс и инженер-электрик Х.-С. Филип Вонг разработал систему, которая может выполнять задачи искусственного интеллекта быстрее и с меньшим энергопотреблением, используя восемь гибридных чипов, каждый со своим собственным процессором данных, встроенным рядом с собственным хранилищем памяти.
Этот документ основан на предыдущей разработке новой технологии памяти под названием RRAM, которая хранит данные даже при выключенном питании — например, флэш-память — только быстрее и с меньшим энергопотреблением. Их успехи в RRAM позволили исследователям из Стэнфорда разработать более раннее поколение гибридных чипов, которые работали в одиночку. Их последняя разработка включает в себя важный новый элемент: алгоритмы, объединяющие восемь отдельных гибридных чипов в один энергоэффективный механизм обработки ИИ.
«Если бы мы могли построить один массивный обычный чип со всей необходимой обработкой и памятью, мы бы сделали это, но объем данных, необходимых для решения проблем ИИ, делает это мечтой», — сказал Митра. «Вместо этого мы обманываем гибридов, заставляя их думать, что они одна микросхема, поэтому мы называем это системой иллюзий».
Исследователи разработали Illusion в рамках инициативы «Возрождение электроники» (ERI), программы стоимостью 1,5 миллиарда долларов, спонсируемой Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. Агентство DARPA, которое помогло зародить Интернет более 50 лет назад, поддерживает исследования по поиску обходных путей к закону Мура, который стимулировал развитие электроники за счет уменьшения размера транзисторов. Но транзисторы не могут постоянно сжиматься.
«Чтобы превзойти ограничения традиционной электроники, нам потребуются новые аппаратные технологии и новые идеи о том, как их использовать», — сказал Вуттерс.
Команда под руководством Стэнфорда построила и протестировала свой прототип с помощью сотрудников французского исследовательского института CEA-Leti и Технологического университета Наньян в Сингапуре. Система из восьми чипов — это только начало. В ходе моделирования исследователи показали, как системы с 64 гибридными чипами могут запускать приложения ИИ в семь раз быстрее, чем современные процессоры, при этом потребляя в семь раз меньше энергии.
Такие возможности могут однажды позволить Illusion Systems стать мозгом очков дополненной и виртуальной реальности, которые будут использовать глубокие нейронные сети для обучения, обнаруживая объекты и людей в окружающей среде и предоставляя пользователям контекстную информацию — представьте себе AR / Система виртуальной реальности, помогающая орнитологам идентифицировать неизвестные экземпляры.
Аспирант Стэнфордского университета Роберт Рэдвей, который является первым автором исследования Nature Electronics , сказал, что команда также разработала новые алгоритмы для перекомпиляции существующих программ ИИ, написанных для современных процессоров, для работы на новых мультифункциональных процессорах. -чиповые системы. Сотрудники Facebook помогли команде протестировать программы искусственного интеллекта, которые подтвердили их усилия. Следующие шаги включают увеличение возможностей обработки и памяти отдельных гибридных чипов и демонстрацию того, как их дешево массовое производство.
«Тот факт, что изготовленный нами прототип работает так, как мы ожидали, говорит о том, что мы на правильном пути», — сказал Вонг, который считает, что Illusion Systems может быть готов к выходу на рынок в течение трех-пяти лет.
Это исследование было поддержано Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), Национальным научным фондом, Корпорацией полупроводниковых исследований, Stanford SystemX Alliance и Intel Corporation.