Китайські вчені створили аналоговий чип на RRAM, що виконує обчислення на власних фізичних схемах, а не за допомогою бінарної системи стандартних цифрових процесорів.
За словами розробників, новий чип за продуктивністю здатен перевершити топові GPU від Nvidia та AMD у тисячу разів. Дослідники з Пекінського університету також зазначають, що їхня розробка покликана розв’язати дві ключові проблеми : обмеження з енергоживлення та швидкості передачі даних, з якими стикаються цифрові чипи у сфері ШІ та нового покоління зв’язку 6G, а також — низьку точність та непрактичність аналогових обчислень.
Під час розв’язання складних завдань у сфері зв’язку, включно із завданням обертання матриць, які використовуються у бездротових системах MIMO (множинний вхід та вихід), чип за точністю відповідав стандартним цифровим процесорам, споживаючи у 100 разів менше енергії.
Дослідники підкреслили, що зміни в архітектурі пристрою дозволяють йому перевершувати за продуктивністю такі топові GPU як Nvidia H100 та AMD Vega 20. Обидва процесори використовуються для навчання моделей ШІ. Новий пристрій створений на базі масивів комірок резистивної пам’яті з довільним доступом (RRAM), які зберігають та обробляють дані, регулюючи швидкість струму у кожній з комірок.
На відміну від цифрових процесорів, що працюють з двійковою системою, аналогові схеми обробляють інформацію у вигляді безперервних електричних струмів, які проходять через комірки RRAM. Таким чином аналоговий чип уникає необхідності в енерговитратній передачі даних до зовнішнього пристрою пам’яті .
“Поширення додатків, що використовують величезні обсяги даних, створює труднощі для цифрових комп’ютерів, особливо у зв’язку з тим, що масштабування традиційних пристроїв стає дедалі складнішим. Бенчмаркінг показує, що наш підхід до аналогових обчислень може забезпечити в 1 тис. разів вищу продуктивність і в 100 разів більшу енергоефективність, ніж сучасні цифрові процесори, за тієї ж точності”, — заявляють розробники.
Довгий час аналогові обчислення вважались непрактичними, порівняно з цифровими. Фізичні сигнали, такі як напруга та електричний струм, що використовуються аналоговими чипами, було значно важче контролювати, ніж бінарну систему з 1 та 0, з якою працюють сучасні цифрові пристрої.
Однак аналогові системи перевершують цифрові за швидкістю та ефективністю, оскільки не розділяють обчислення на довгі рядки двійкового коду. Аналогові мікросхеми можуть обробляти великі обсяги інформації одночасно, споживаючи набагато менше енергії.
Це особливо важливо у застосунках, що використовують великі обсяги даних та споживають значну кількість електроенергії. Команда об’єднала комірки RRAM чипа у дві схеми: одна забезпечувала швидкі, але приблизні обчислення, а друга — уточнювала та доопрацьовувала результат у ході наступних ітерацій, доки не виходило точніше число.
Чип був виготовлений відповідно до промислових виробничих процесів і може випускатись масово. Розробники також заявляють, що майбутні вдосконалення можуть ще більше покращити його продуктивність. Вони планують створити більші, повністю інтегровані чипи, здатні виконувати складніші завдання на вищих швидкостях.
Результати опубліковані у журналі Nature Electronics
Джерело: LiveScience
