Analogialaskentaa verkon reunalle

(1.3.2021) Vastatakseen tekoälyn räjähtävästi kasvaviin vaatimuksiin tietokoneverkoissa Princetonin yliopiston tutkijat ovat viime vuosina kasvattaneet radikaalisti erikoistuneiden tekoälyjärjestelmien nopeutta ja vähentäneet niiden energiankäyttöä.

Nyt tutkijat ovat siirtäneet innovaationsa lähemmäksi laajaa käyttöä luomalla samanaikaisesti suunniteltavia laitteita ja ohjelmistoja, joiden avulla suunnittelijat voivat sekoittaa näitä uusia järjestelmiä sovelluksiinsa.

Professori Naveen Vermanin tutkijatiimi on kehitellyt uutta piiritekniikkaa vastauksena tekoälyn kasvavaan kysyntään ja tekoälyn tietoverkoille aiheuttamaan taakkaan. Tekoälyllä, jonka avulla koneet voivat jäljitellä kognitiivisia toimintoja, kuten oppimista ja arvostelukykyä, on kriittinen rooli uusissa tekniikoissa, kuten kuvan tunnistamisessa, kääntämisessä ja itse ajavissa ajoneuvoissa.

Ihannetapauksessa tekniikan, kuten drone-navigoinnin, laskenta perustuisi itse dronessa tapahtuvaksi eikä etäverkon tietokoneessa.

Lähestyäkseen ongelmaa Princetonin tutkijat ajattelivat tietojenkäsittelyä monin tavoin. Ensinnäkin he suunnittelivat sirun, joka suorittaa laskennan ja tallentaa datan samaan paikkaan.

Tekniikka parantaa tehokkuutta, mutta tuo mukanaan uusia ongelmia: koska se yhdistää nämä kaksi toimintoa pienelle alueelle, muistissa oleva tietojenkäsittely perustuu analogiseen toimintaan, joka on herkkä korruptoitumiselle sellaisten lähteiden kuten jännitteen vaihtelun ja lämpötilapiikkien vuoksi.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi Princeton-tiimi suunnitteli sirunsa käyttämällä kondensaattoreita transistoreiden sijaan. Kondensaattoreita voidaan valmistaa tarkemmin eikä jännitemuutokset vaikuta niihin suuresti.

Mutta vaikka analoginen toiminta olisikin varmaa, haasteita riittää. Analoginen ydin oli integroitava tehokkaasti useimmiten digitaaliseen arkkitehtuuriin, jotta se voitaisiin yhdistää muihin toimintoihin ja ohjelmistoihin, joita tarvitaan käytännön järjestelmien aikaansaamiseksi.

Uudet tekniikat ja uudet piirisuunnitelmat ovat antaneet insinööreille mahdollisuuden poistaa monia analogisten järjestelmien puutteita.

Neuroverkkojen kaltaisissa sovelluksissa analogiset järjestelmät tarjoavat todellisia etuja. Nyt on kysymys siitä, miten yhdistää molempien maailmojen parhaat puolet. Verma huomauttaa, että nämä kaksi järjestelmää ovat toisiaan täydentäviä.

Digitaalisilla järjestelmillä on keskeinen rooli samalla kun neuroverkoilla käyttäen analogiasiruja voivat suorittaa erikoistuneita toimintoja erittäin nopeasti ja tehokkaasti. Siksi ohjelmistojärjestelmän kehittäminen, joka voi integroida nämä kaksi tekniikkaa saumattomasti ja tehokkaasti, on niin kriittinen vaihe.

"Ajatuksena ei ole laittaa kokonaista verkkoa muistissa laskentaan", hän sanoi. "On vain integroitava kyky tehdä kaikki muut asiat siellä ja tehdä se ohjelmoitavalla tavalla."

Aiheesta aiemmin:

Sulautettua tekoälyä

Valolla tutkien ja viritellen

Uusin koosteartikkeli käsittelee sitä kuinka valon avulla löydetään ja hallitaan yhä useampia kvanttimaailman ilmiöitä. Aikanaan nämä löydöt myös siirtyvät tulevaisuuden elektroniikan spintronisiin, topologisiin ja kvanttilaskennallisiin sovelluksiin.


Aiemmat uutiset

Kaksi kubittia ja kvanttifysiikka uusiksi (26.02.2021)
EPFL:n fyysikot ovat todentaneet tiukan suhteen kvanttilomittumisen ja aalto-partikkeli kaksinaisuuden välillä, mikä osoittaa, että edellinen ohjaa jälkimmäistä..

Nanolangasta suprajohtava transistori (25.02.2021)
Monien suprajohdetekniikoiden taustalla on Josephson-liitos mutta se on varsin herkkä ja kallis rakenne eikä se myöskään toimi hyvin muun elektroniikan kanssa. Näiden..

Suunnitelma vikasietoisille kubiteille (24.02.2021)
Forschungszentrum Jülichin ja RWTH Aachenin yliopistojen tutkijat ovat suunnitelleet kvanttitietokoneille kubittipiirin, joka on luonnollisesti suojattu yleisiä..

Kaksiulotteiset uusiin ulottuvuuksiin (23.02.2021)
Taiteellinen esitys grafeeniperustaisesta sähköis-absorbtisesta modulaattorista. Fotoniset piirit ovat nousseet johtavaksi tekniikaksi data- ja viestintätekniikoiden..

Nopea vaihto puolijohde- ja metallitilojen välillä (22.02.2021)
Erittäin lyhyet valovälähdykset muuttavat puolijohteen metalliksi vain 20 femtosekunnissa. (22.2.2021) Ryhmä tutkijoita Max Planck Societyn Fritz Haber -instituutista..