Китайские ученые создали аналоговый чип на RRAM, выполняющий вычисления на собственных физических схемах, а не с помощью бинарной системы стандартных цифровых процессоров.
По словам разработчиков, новый чип по производительности способен превзойти топовые GPU от Nvidia и AMD в тысячу раз. Исследователи из Пекинского университета также отмечают, что их разработка призвана решить две ключевые проблемы: ограничения по энергопитанию и скорости передачи данных, с которыми сталкиваются цифровые чипы в сфере ИИ и нового поколения связи 6G, а также — низкую точность и непрактичность аналоговых вычислений.
При решении сложных задач в сфере связи, включая задачу обращения матриц, использующихся в беспроводных системах MIMO (множественный вход и выход), чип по точности соответствовал стандартным цифровым процессорам, потребляя в 100 раз меньше энергии.
Исследователи подчеркнули, что изменения в архитектуре устройства позволяют ему превосходить по производительности такие топовые GPU как Nvidia H100 и AMD Vega 20. Оба процессора используются для обучения моделей ИИ. Новое устройство создано на базе массивов ячеек резистивной памяти с произвольным доступом (RRAM), которые хранят и обрабатывают данные, регулируя скорость тока в каждой из ячеек.
В отличие от цифровых процессоров, работающих с двоичной системой, аналоговые схемы обрабатывают информацию в виде непрерывных электрических токов, которые проходят через ячейки RRAM. Таким образом аналоговый чип избегает необходимости в энергозатратной передаче данных на внешнее устройство памяти.
«Распространение приложений, использующих огромные объемы данных, создает трудности для цифровых компьютеров, особенно в связи с тем, что масштабирование традиционных устройств становится все более сложным. Бенчмаркинг показывает, что наш подход к аналоговым вычислениям может обеспечить в 1 тыс. раз более высокую производительность и в 100 раз большую энергоэффективность, чем современные цифровые процессоры, при той же точности», — заявляют разработчики.
Долгое время аналоговые вычисления считались непрактичными по сравнению с цифровыми. Физические сигналы, такие как напряжение и электрический ток, используемые аналоговыми чипами, было гораздо труднее контролировать, чем бинарную систему из 1 и 0, с которой работают современные цифровые устройства.
Однако аналоговые системы превосходят цифровые по скорости и эффективности, поскольку они не разделяют вычисления на длинные строки двоичного кода. Аналоговые микросхемы могут обрабатывать большие объемы информации одновременно, потребляя гораздо меньше энергии.
Это особенно важно в приложениях, использующих большие объемы данных и потребляющих значительное количество электроэнергии. Команда объединила ячейки RRAM чипа в две схемы: одна обеспечивала быстрые, но приблизительные вычисления, а вторая — уточняла и дорабатывала результат в ходе следующих итераций, пока не получалось более точное число.
СпецпроектыСтарт онлайн-магістратури з AI Product Management від Neoversity. Навчатимуть експерти з Amazon, EPAM та NetflixТопові роботи-пилососи та мийники вікон від ECOVACS: робимо оптимальний вибір
Чип был изготовлен в соответствии с промышленными производственными процессами и может выпускаться массово. Разработчики также заявляют, что будущие усовершенствования могут еще больше улучшить его производительность. Они планируют создать более крупные, полностью интегрированные чипы, способные выполнять более сложные задачи на более высоких скоростях.
Результаты опубликованы в журнале Nature Electronics
Источник: LiveScience
