Майбутній зсув у інфраструктурі штучного інтелекту: програмовані можливості за межами кремнію

Хоча весь світ все більше захоплений штучним інтелектом і всіма його застосуваннями, існують деякі дуже реальні бар’єри, що перешкоджають його повному успіху. Наприклад, інфраструктура центрів даних штучного інтелекту, яка стикається з значними проблемами надійності, обмеженнями продуктивності та обмеженнями споживання енергії, які обмежують масштабованість систем штучного інтелекту на практиці. Насправді, постійно змінювані завдання штучного інтелекту вимагають переходу до наступної стадії розвитку OCS — програмованих оптичних комутаторів на основі кремнію, які забезпечують рівні гнучкості мережі, яких раніше не бачили.

Як ми дійшли до цього: Історія розвитку OCS

Оптичні комутатори (OCS) мають довгу історію, яка починається в кінці 19-го/на початку 20-го століття, коли голосова комунікація залежала від комутації — фізичного перемикання кабелів для встановлення телефонного з’єднання між двома сторонами. У 1960-х роках було введено пакетну комутацію як спосіб більш ефективного використання спільної інфраструктури. Це включало розбиття даних на маленькі “пакети”, щоб дозволити декільком передачам рухатися по мережі будь-яким шляхом. У 1970-х роках ці пакети були далі визначені щодо їх адресації, маршрутизації та доставки по гетерогенним системам, а в 1980-х роках це визначення — протокол керування передачею/Інтернет-протокол, або TCP/IP — стало стандартом Інтернету, щоб дозволити раніше несумісним мережам спілкуватися в рамках спільної структури. Коли мережеві та масштабні вимоги виросли в 1990-х роках, були введені електронні пакетні комутатори (EPS). У поєднанні з TCP/IP, EPS стали основою зростання Інтернету та підключення мільйонів користувачів по всьому світу. У той же час, волокно почало замінювати мідь у глобальних мережах, пропонуючи вищу ємність та довшу відстань і можливість підтримувати багатотерабітні швидкості.

Динамічна середовище штучного інтелекту

Але на початку 21-го століття завдання штучного інтелекту накладали величезний тиск на сучасні електронні мережі, що призвело до розробки першої комерційної архітектури центрів даних на основі оптичних комутаторів з мікроелектромеханічними системами (MEMS). Оптичні комутатори MEMS — це оптичні комутаційні пристрої, які використовують мікроскопічні рухомі дзеркала для перенаправлення світла між входними та вихідними волокнами без перетворення сигналу в електричний. Ці комутатори OCS на основі MEMS підтримують велику кількість портів, які ідеально підходять для оптичного підключення віддалених серверів, подолання обмежень міді в центрах даних. Однак обмеження в швидкості реконфігурації, вартості на порт і форм-факторі стали очевидними. Ці обмеження перешкоджають комутаторам OCS на основі MEMS задовольняти потребу в реальній реконфігурації мережі в серці обчислювального двигуна центру даних — масштабній мережі — особливо в умовах завдань штучного інтелекту.

Насправді, сьогодні обмеження комутаторів OCS на основі MEMS і вимоги до центрів даних штучного інтелекту стають ще більш вираженими, завдяки величезним, нелінійним, непередбачуваним змінам, введеним штучним інтелектом щороку або щоквартально — якщо не щоквартально. Актори екосистеми центрів даних штучного інтелекту тепер повинні швидко адаптуватися та реагувати на постійно змінюваний ландшафт штучного інтелекту. І мережеві дизайнери під тиском реконфігурувати або перепрограмувати мережі центрів даних штучного інтелекту за потребою, щоб обійти проблеми в мережі або керувати новим рівнем завдань штучного інтелекту, які потребують оптимізованої продуктивності.

Програмовані кремнієві фотоніки: Перехід за межі «замороженої» мережі

Програмовані кремнієві фотоніки (SiPh) OCS — це наступний крок у розвитку OCS. Низька вартість, компактність та керування програмним забезпеченням дозволяють цим фотонним чіпам бути миттєво перепрограмованими для адаптації в реальному часі шляху світла та, отже, реконфігурації мережі. На відміну від MEMS, програмовані SiPh OCS — це твердотільна технологія, яка усуває багато ризиків надійності, оскільки в ній немає рухомих частин. Твердотільна, сумісна з CMOS технологія також означає, що вона може відповідати оптимальній ціні кластера GPU — $100 за radix.

Програмовані SiPh OCS ще більше посилюють архітектуру центрів даних штучного інтелекту двома критичними способами. По-перше, вони дозволяють швидко реконфігурувати інтерконекти GPU, щоб завдання могли бути виконані більш ефективно та завершені швидше. Коли навчання штучного інтелекту еволюціонує, топології зв’язку повинні змінюватися динамічно — навіть під час виконання завдання — без втрати пакетів. Це вимагає дуже швидких часів реконфігурації, область, в якій масштабованість SiPh OCS фундаментально перевершує підходи на основі MEMS, підтримуючи часи реконфігурації та трансдукції, які на порядки швидші, ніж технології MEMS.

По-друге, програмовані SiPh OCS дозволяють інтегрувати додаткові функції безпосередньо в комутаційну тканину без зміни форм-фактора. Можливості, такі як реальна телеметрія через інтегровані фотодетектори SiGe та посилення зв’язку, можуть бути включені для покращення спостережуваності та підвищення стійкості до збоїв. Хоча комутатори OCS на основі MEMS зазвичай вводять 2-3 дБ оптичних втрат, реалізації SiPh OCS можуть бути спроектовані так, щоб бути ефективно безвтратними, покращуючи загальну гнучкість та ефективність системи.

Погляд у майбутнє

Через те, що історичні мережі центрів даних є жорсткими та не можуть підтримувати зміни вимог центрів даних штучного інтелекту, ринок програмованих технологій SiPh представляє багатомільярдну можливість. Разом з цим великим бумом виникає потреба у співробітництві та кооперації між підприємствами, які стоять в центрі цієї нової технології. Для цього існує організація зі стандартизації OCP — яка включає Google, Microsoft, Lumentum та інших інноваторів — що має на меті зробити програмний інтерфейс для мережевого менеджера, який використовує OCS, стандартним і легким у використанні. Разом ці компанії хочуть поділитися своїми перспективами та створити стандарти для руху технології вперед та прискорення прийняття.

Через те, що штучний інтелект рухає еволюцію нашого світу, мережі центрів даних штучного інтелекту також повинні еволюціонувати та бути майбутньою, щоб підтримувати його. Програмовані SiPh OCS дозволяють підприємствам створювати на піку інновацій та реалізовувати нові та цікаві можливості для всіх.