Výskumníci vyvíjajú svetovo najvýkonnejší neuromorfný procesor pre AI

V tom, čo predstavuje veľký skok vpred v oblasti umelej inteligencie (AI), medzinárodný tím výskumníkov pod vedením Swinburne University of Technology vyvinul najvýkonnejší neuromorfný procesor na svete pre AI. Funguje úžasnou rýchlosťou viac ako 10 biliónov operácií za sekundu (TeraOps/s), čo znamená, že dokáže spracovať dáta v ultra veľkom meradle.

Práca bola uverejnená v časopise príroda.

Tím pod vedením profesora Davida Mossa zo Swinburne, Dr. Xingyuana Xua a významného profesora Arnana Mitchella z univerzity RMIT zrýchlil výpočtovú rýchlosť a výkon spracovania. Dokázali vytvoriť optický neuromorfný procesor schopný pracovať viac ako 1,000-krát rýchlejšie ako ktorýkoľvek predchádzajúci. Systém dokáže spracovať aj snímky v ultra veľkej mierke, čo je dôležité pre rozpoznávanie tváre, keďže predchádzajúce optické procesory v tomto smere zlyhali.

Profesor Moss je riaditeľom Swinburne's Optical Sciences Centre a The Australian ho vymenoval za špičkového austrálskeho výskumníka vo fyzike a matematike v oblasti optiky a fotoniky.

„Tento prielom bol dosiahnutý pomocou „optických mikrohrebeňov“, ako aj naša svetová rekordná rýchlosť internetových dát ohlásená v máji 2020,“ povedal.

Ďalšie špičkové procesory a mikrohrebene

 Špičkové elektronické procesory, ako je Google TPU, dokážu pracovať rýchlosťou viac ako 100 TeraOps/s. Vyžaduje si to však desiatky tisíc paralelných procesorov, zatiaľ čo optický systém tímu sa spolieha iba na jeden procesor. Dosiahli to použitím novej techniky, ktorá zahŕňala súčasné prekladanie údajov v čase, vlnovej dĺžke a priestorových rozmeroch prostredníctvom integrovaného mikrohrebeňového zdroja.

Pre tých, ktorí nepoznajú mikrohrebene, sú to nové zariadenia pozostávajúce zo stoviek vysokokvalitných infračervených laserov na jednom čipe. V porovnaní s inými optickými zdrojmi sú mikrohrebene oveľa rýchlejšie, ľahšie a lacnejšie.

„Za 10 rokov, odkedy som ich spoluvynašiel, sa integrované mikrohrebeňové čipy stali nesmierne dôležitými a je skutočne vzrušujúce vidieť, že umožňujú tieto obrovské pokroky v komunikácii a spracovaní informácií,“ hovorí profesor Moss. "Mikrohrebene nám ponúkajú obrovský prísľub, že uspokojíme neukojiteľnú svetovú potrebu informácií."

Procesor budúcnosti

Dr. Xu bol spoluautorom štúdie a je absolventom Swinburne a post-doktorandom na Katedre inžinierstva elektrických a počítačových systémov na Monash University.

„Tento procesor môže slúžiť ako univerzálny frontend s ultravysokou šírkou pásma pre akýkoľvek neuromorfný hardvér – optický alebo elektronický – prinášajúci masové dátové strojové učenie pre dáta s ultravysokou šírkou pásma v reálnom čase na dosah,“ hovorí Dr. Xu.

„Momentálne získavame ukážku toho, ako budú vyzerať procesory budúcnosti. Naozaj nám to ukazuje, ako dramaticky môžeme škálovať výkon našich procesorov prostredníctvom inovatívneho využitia mikrohrebeňov,“ pokračuje.

Podľa profesora Mitchella z RMIT: „Táto technológia je použiteľná pre všetky formy spracovania a komunikácie – bude mať obrovský vplyv. Z dlhodobého hľadiska dúfame, že zrealizujeme plne integrované systémy na čipe, čím výrazne znížime náklady a spotrebu energie.“

Profesor Damien Hicks podporuje výskumný tím a pochádza zo Swinburne a Inštitútu Waltera a Elizabeth Hall.

„Konvolučné neurónové siete boli ústredným bodom revolúcie umelej inteligencie, ale existujúca kremíková technológia čoraz viac predstavuje prekážku v rýchlosti spracovania a energetickej účinnosti,“ hovorí profesor Hicks.

„Tento prelom ukazuje, ako nová optická technológia robí takéto siete rýchlejšími a efektívnejšími, a je hlbokou demonštráciou výhod medzidisciplinárneho myslenia, inšpirácie a odvahy vziať nápad z jednej oblasti a použiť ho na vyriešenie základného problém v inom,“ pokračuje.