IBM Research представила аналого-цифровой микропроцессор для искусственного интеллекта

Нейронные сети, построенные с отдельными блоками памяти и обработки, предъявляют высокие требования к системным ресурсам для связи между двумя компонентами, что приводит к снижению скорости и снижению эффективности. Учёные IBM Research пришли к лучшей идее, обратившись к идеальной модели для создания эффективного цифрового вычислителя – человеческому мозгу.

В статье «64-ядерный вычислительный чип со смешанными сигналами в памяти , основанный на памяти с фазовым изменением для глубокого вывода нейронных сетей», опубликованной в журнале Nature Electronics, исследователи IBM заявили, что они применили новый подход для анализа состояний и создали современный чип искусственного интеллекта со смешанными сигналами, который обещает повысить эффективность и сократить потребление энергии в проектах искусственного интеллекта.

Действуя аналогично тому, как синапсы взаимодействуют друг с другом в мозге, чип смешанных сигналов IBM имеет 64 аналоговых ядра в памяти, каждое из которых содержит массив синаптических клеточных единиц. Аналого-цифровые преобразователи обеспечивают плавный переход между аналоговым и цифровым состояниями.

По данным IBM, чипы достигли точности 92,81% в наборе данных CIFAR-10 — широко используемой коллекции изображений, используемых при обучении машинному обучению. Многоядерный чип AIMC разработан и изготовлен по 14-нм КМОП технологии со встроенной памятью с фазовым изменением

По словам одного из авторов исследования Таноса Василопулоса из исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе, благодаря такой улучшенной производительности большие и более сложные рабочие нагрузки можно будет выполнять в средах с низким энергопотреблением или в условиях ограниченного заряда батареи. Это позволит применять устройство в мобильных телефонах, автомобилях и фотоаппаратах. Кроме того, поставщики облачных услуг смогут использовать эти чипы для снижения затрат на электроэнергию и выбросов углекислого газа.

Василопулос предложил технический обзор чипа в отдельной статье под названием «Аналоговые вычисления в памяти, достигающей совершеннолетия», опубликованной в журнале Electrical and Electronic Engineering. Называя чип «первым в своем роде», он описал его как «полностью интегрированный вычислительный чип со смешанными сигналами в памяти, основанный на внутренней интегрированной памяти с фазовым изменением (PCM) в 14-нм КМОП процессоре.

Он определил проект следующим образом: «Чип состоит из 64 ядер AIMC, каждое из которых имеет массив памяти размером 256x256 элементарных ячеек. Элементарные ячейки состоят из четырех устройств PCM, что в общей сложности составляет более 16 миллионов устройств. В дополнение к массиву аналоговой памяти, каждое ядро содержит легкий цифровой процессор, выполняющий функции активации, накопления и операции масштабирования».