AI algoritmu padarīšana traki ātri, izmantojot gaismas darbināmas mikroshēmas

Jaunkundze. tehnika; Mikroshēma autors: Ben Davis, RO

Nelielā laboratorijā Bostonas ostas rajonā, kas ir aprakta lāzeru, lēcu, spoguļu un vadu mudžeklī, atrodas maza mikroshēma, kurai varētu būt liela ietekme uz mākslīgā intelekta pasauli.

Laboratorija pieder Vieglprātība , jaunuzņēmums, kas izstrādā radikāli jauna veida AI paātrinātāja mikroshēmu. Tā vietā, lai izmantotu elektronus, lai veiktu galvenos matemātiskos aprēķinus, kas nepieciešami mašīnmācībai, uzņēmuma prototipa ierīce izmanto gaismu.

Teorētiski informācijas pārsūtīšana ar gaismas ātrumu nozīmē, ka šāda ierīce varētu ļaut AI algoritmiem darboties simtiem reižu ātrāk nekā mūsdienu labākie AI mikroshēmas. Tā kā neapstrādāta datora jauda rada šādas atšķirības mašīnmācībā, tas varētu nozīmēt daudz jaudīgākus un spējīgākus algoritmus. Tomēr praksē optiskās mikroshēmas ātrums būs atkarīgs no tā, cik ātri tā var mijiedarboties ar parastajiem komponentiem, piemēram, datora atmiņu. Un Lightelligence ir jāraksta algoritmi, kas var izspiest pēc iespējas lielāku ātrumu no iestatīšanas.

Padziļināta mācīšanās — mašīnmācības pieeja, kas ir brīvi iedvesmota no veida, kā smadzenes ir savienotas, pēdējos gados ir sagrābusi tehnoloģiju nozari. Tas ir izrādījies neticami spēcīgs, lai trenažieros varētu veikt vērtīgus uzdevumus, piemēram, attēlu marķēšanu un teksta tulkošanu. Tikmēr uzņēmumi sacenšas, lai šo metodi izmantotu arvien noderīgākos veidos.

Dziļās mācīšanās pieaugums jau ir izraisījis komerciālās aktivitātes uzplaukumu saistībā ar jauniem mikroshēmu dizainiem, kas optimizēti galvenajiem matemātiskajiem aprēķiniem. Tagad šķiet, ka tas iedvesmo arī principiāli atšķirīgas pieejas skaitļošanai.

Es nesen apmeklēju Lightelligence, lai tiktos ar tās izpilddirektoru Yichen Shen, pārliecinātu vīrieti savos 20 gados. Vilnas džemperī un plati smaidīdams viņš iepazīstināja ar katru no aptuveni desmitiem uzņēmuma darbinieku un pēc tam parādīja man laboratoriju.

Arash Hosseinzadeh no Lightelligence strādā pie optiskā stenda uzņēmuma laboratorijā.

Gaisma piedāvā galvenās AI priekšrocības, skaidroja Šens. Fotoni ir ātrāki par elektroniem, un to kustība caur mikroshēmas shēmu to nepārkarsēs. Taču arī skaitļošana ar gaismu ir ļoti sarežģīta. Iepriekšējie mēģinājumi izveidot optiskās datora mikroshēmas ir bijuši neveiksmīgi, jo ir grūti optiski atdarināt tranzistoru un gaisma darbojas mazāk paredzamā veidā.

Bet vienādojums mainās dziļas mācīšanās laikmetā, saka Shen. Optiskās mikroshēmas ir labi piemērotas, lai veiktu matricu reizināšanu, aprēķinus, kas ir galvenie dziļās mācīšanās procesā. Neironu tīkli arī pēc būtības ir lineāri, un tie ir lineāri aprēķini, kuros optiskās ierīces ir izcilas.

Shen saka, ka viņš un viņa kolēģi no Lightelligence nesen nosūtīja ražotājam savu pirmo pabeigto mikroshēmas dizainu un sagaida, ka pirmās mikroshēmas atgriezīsies pēc dažām nedēļām. Viņš saka, ka tā ir ļoti unikāla un interesanta iespēja pārbaudīt šo ideju.

Pētnieki pēta visa veida jaunas iespējas materiālos un optikā. Šā gada sākumā UCLA pētnieku komanda izstrādāja jaunu padziļinātas apmācības ierīci, kas izveidota, 3-D drukājot dažādus refrakcijas polimērus. Sīkāka informācija par komandas ierīci, kas nodēvēta par difrakcijas dziļo neironu tīklu (D2NN), bija publicēts žurnālā Science .

Tas ir neintuitīvais dziļās mācīšanās aspekts, kas ir mainījis mūsu skatījumu uz fizisko un optoelektronisko dizainu. Daži no tiem rada jaunus aprēķināšanas veidus, saka Aydogan Ozcan , UCLA profesors, kurš vadīja darbu. Daži no tiem noved pie tādu komponentu, sistēmu projektēšanas, kas darbojas atšķirīgi no tradicionālajām sistēmām.

Tehnoloģiju komercializācija tagad var būt praktiskāka nekā agrāk.

Dens Hačinsons, VLSI Research analītiķis, kurš izseko novatoriskus mikroshēmu dizainus, saka, ka interese par jaunām optiskajām mikroshēmām pieaug, pateicoties tīkla izveidei izmantoto ierīču projektēšanas un ražošanas progresam. Viņš saka, ka optiskās mikroshēmas ir arī salīdzinoši viegli un lēti izgatavojamas, kas samazina šķēršļus jaunuzņēmumu ienākšanai tirgū.

Tomēr Lightelligence joprojām saskarsies ar lieliem izaicinājumiem. Džansji Tans, mikroshēmu nozares veterāns un cita mikroshēmu jaunuzņēmuma izpilddirektors, MŪSU Tehnoloģija , teikts, ka pat tad, ja mikroshēma darbojas, kā solīts, to var izrādīties grūti ražot lielā mērogā. Pilnīgi jauna mikroshēmas dizaina pakotne un testēšana būs izaicinājums, īpaši, ja šādai optiskai ierīcei nav labu programmatūras izstrādes rīku. Gaisma uz papīra ir ļoti eleganta, taču apkārtējās elektroniskās shēmas — lāzera draiveri, fotonu uztvērēja shēmas, elektroniskie modulatori — ir ļoti neglītas, saka Tans.

Tomēr pūles virzās ātri.

Tikai pagājušajā gadā Shen bija doktorants, kurš pētīja fotoniskos materiālus laboratorijā Marins Soljačičs MIT. Kopā ar Soljačiču un vairākiem citiem studentiem viņš publicēja rakstu žurnālā Nature Photonics, kurā aprakstīts jauns veids, kā veikt neironu tīkla aprēķinus, izmantojot optiskos traucējumus. Pateicoties kāda Rietumkrasta riska kapitālista aicinājumam, ideja par uzņēmumu radās vēl pirms šī laikraksta publicēšanas.

Uzņēmumam ir arī sāncensis. Lightelligence tika izveidota, kad Shen un citi pārcēlās no uzņēmuma Lightmatter. Lightmatter izpilddirektors ir viens no Shen līdzautoriem oriģinālajā dokumentā, un šis uzņēmums ir piesaistījis līdzīgas finansējuma summas savai optiskai dziļas apmācības mikroshēmai. Iespējams, veselīga sāncensība varētu palīdzēt paātrināt tehnoloģiju attīstību.

Priekšā ir ievērojami šķēršļi, taču, ja kāds no šiem uzņēmumiem spēs tos pārvarēt, tas var tikai apgaismot AI pasauli.

paslēpties