Обчислювальні системи, побудовані за принципами роботи мозку, відкривають нові перспективи

З огляду на те, що центри даних штучного інтелекту споживають електроенергію з приголомшливою швидкістю, яка постійно зростає, пошук екологічно стійких обчислювальних рішень стає критично важливим завданням для галузі.

Дослідники з Університету Оттави (uOttawa), Колумбійського університету та Університету Ханьян переконані, що відповіддю на цей глобальний виклик є побудова обчислювальних систем, натхненних принципами роботи людського мозку. Маленькі, швидкі, енергоефективні та масштабовані штучні нейрони здатні забезпечити роботу великомасштабних обчислювальних комплексів із мінімальним навантаженням на довкілля.

Опублікований науковцями узагальнювальний огляд досягнень у галузі електронних матеріалів, фізики пристроїв та схемотехніки закладає чітку дорожню карту для створення нейроморфних систем.

Головна проблема сучасних обчислень полягає в обмеженні, відомому як «бар'єр пам'яті» (memory wall): постійна передача даних між окремими блоками оперативної пам'яті та процесором викликає значні затримки й масивні втрати енергії.

Нові Post-CMOS матеріали та архітектури діють подібно до біологічного мозку, де обробка та збереження даних відбуваються в одному й тому ж місці (у штучних нейронах та синапсах).

Фізичні пристрої нового покоління працюють адаптивно, значно швидше та споживають лише незначну частку енергії, необхідної традиційним кремнієвим чипам.

«Матеріали та архітектури, описані в цьому огляді, представляють фундаментально інший спосіб обробки інформації. Працюючи більше як людський мозок, ніж як традиційний процесор, ці нові технології приведуть до створення фізичних пристроїв, які будуть кардинально енергоефективнішими, швидшими та адаптивнішими», - зазначив д-р Каннан Удаї Моханан (Kannan Udaya Mohanan), провідний автор дослідження та науковий співробітник uOttawa.

Окрім радикального зменшення вуглецевого та енергетичного сліду масштабних центрів даних штучного інтелекту, технології нейроморфних чипів Post-CMOS відкривають можливості для персональних пристроїв.

Завдяки низькій собівартості, високій масштабованості та підтримці ультратонких, легких і гнучких формфакторів, такі напівпровідники стануть основою для автономних та «зелених» AI-дата-центрів; розумної портативної електроніки (пристроїв, що носяться) із низьким енергоспоживанням для персоналізованої охорони здоров'я та гнучких інтерфейсів «людина-машина» (HMI) нового покоління.

«Ми визначили найперспективніші post-CMOS матеріали та архітектури пристроїв, які можуть виконувати роль штучних нейронів, довівши, що схеми наступного покоління здатні обробляти інформацію швидше та з часткою енергії, яку використовують сучасні мейнстрім-чипи», заявив Чан-Хюн Кім (Chang-Hyun Kim), доцент Школи електротехніки та комп'ютерних наук uOttawa.

Як безпечно перейти до системного та керованого використання ChatGPT Business