AI poháněná paralelními konvolučními světelnými procesory

Schematické znázornění světelného procesoru pro násobení matic. Půjčka Oxfordská univerzita

Exponenciální růst datového provozu v našem digitálním věku představuje pro výpočetní výkon některé skutečné výzvy. A s příchodem strojového učení (například AI v autě s vlastním řízením) rozpoznávání slov bude vzestupný trend pokračovat. To vše silně zatěžuje schopnost současných počítačových procesorů zadržet poptávku.

Nyní byla k řešení problému zveřejněna mezinárodní skupina vědců. Vědci vyvinuli nový přístup – architekturu, která kombinuje zpracování – ukládání dat na jediném čipu pomocí světelných nebo „fotonických“ procesorů, které se zdají překonat konvenční elektronické čipy ve zpracování informací rychleji a paralelně.

Vědci vyvinuli hardwarový akcelerátor pro takzvané násobení maticových vektorů, které jsou páteří neuronových sítí (algoritmy napodobující lidský mozek), které používají pro algoritmy strojového učení. Protože různé vlnové délky (barvy) světla se navzájem neinterferují, mohou vědci použít pro paralelní výpočty vlnové délky světla. K tomu však jako zdroj světla použili jinou inovativní technologii vyvinutou v EPFL, čipový „frekvenční hřeben“.

Maticové násobení Obvod světelného procesoru

Schematické znázornění světelného procesoru pro násobení matic. Půjčka Oxfordská univerzita

„Naše studie je první, která používá frekvenční srážky v oblasti umělých neuronových sítí,“ řekl profesor Tobias Kipenberg, jeden z hlavních výzkumných pracovníků EPFL. Výzkum profesora Kipenberga je v čele vývoje frekvenčních hřebenů. „Frekvenční hřeben poskytuje řadu optických vlnových délek, které jsou zpracovávány nezávisle na stejném fotonovém čipu.“

„Procesory založené na světle jsou schopny zpracovat složité matematické úlohy vysokou rychlostí a propustností, aby urychlily úkoly strojového učení,“ uvedl Wolfram Pernis, spoluautor univerzity v Münsteru, který tuto studii vedl. „Je to mnohem rychlejší než běžné čipy, které spoléhají na elektronický přenos dat, jako jsou grafické karty nebo speciální zařízení, jako jsou TPU (Tensor Processing Unit).“

Po navržení a výrobě fotonových čipů je vědci testovali na neuronové síti, která rozpoznává ručně psaná čísla. Inspirované biologií jsou tyto sítě konceptem v oblasti strojového učení, který se používá hlavně při zpracování obrazových nebo zvukových dat. „Konvoluční akce mezi jedním nebo více vstupními filtry, která dokáže například identifikovat okraje obrazu, dobře zapadá do naší maticové architektury,“ říká nyní Johannes Feldman. Oxfordská univerzita Sekce materiálů: Nathan Youngblood (Oxford University) dodává: „Provoz multiplexování vlnových délek umožňuje vysoké datové rychlosti – výpočetní hustoty, tj. Operace s jedním procesorem, které dosud nebyly přijaty.“

„Tato práce je skutečnou přehlídkou společného evropského výzkumu,“ uvedl David Wright z University of Exeter, která provozuje projekt FunComp financovaný EU. „Ačkoli je každá zúčastněná výzkumná skupina světovým lídrem svého druhu, sloučení všech těchto částí umožnilo tuto práci provádět.“

Studie byla zveřejněna Příroda: Tento týden má perspektivní plány. Současné vyšší (և úspora energie) zpracování dat umělé inteligence, větší neuronové sítě pro přesnější předpovědi ավելի přesnější analýza dat, více klinické diagnostiky, data senzorů ve vozidlech s vlastním pohonem շատ rozšiřování infrastruktury cloud computingu více oblast, výpočetní výkon և aplikační software.

Odkaz. Pro. Feldman, N. Youngblood, M .; Karpov, H. Gehring, Kh. Lee, M. Steppery, M. Le Gallo, Kh. Fu, A. Lukaščuk, AS Raja, J. Liu, CD Wright, A. Sebastian, TJ Kippenberg, WHP Pernice a H. Bhaskaran, 6. ledna 2021, Příroda:,
DOI: 10.1038 / s41586-020-03070-1:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.