Фотонен процесор TPU Невронни мрежи 5G

Фотонен процесор достигна скоростта на светлината и обучава 5G мрежови устройства

Създадоха фотонен процесор, който използва различни дължини на светлинните вълни в едно оптично влакно, за да може да обработва данни паралелно. Така той е до 1000 пъти по-ефективен от конвенционалните TPU.

Учени от университета George Washington демонстрираха работещ фотонен процесор за извършване на математически операции. Той позволява невероятно бързо и енергийно ефективно машинно обучение на крайни мрежови устройства. Машинното обучение чрез невронни мрежи е популярен метод за разработване на изкуствен интелект. Чрез него се пресъздават мозъчни функции за най-разнообразни приложения.

Тенсорното процесорно устройство (TPU) е чип, разработен от Google, специално за целите на машинното обучение, чрез нейния TensorFlow framework. Доказано е, че TPU превъзхожда GPU до 1000 пъти поради по-силния си сигнал и по-добра енергийна ефективност.

Машинното обучение е свързано с тежко натоварване върху изчислителните възможности на процесора. Операциите се извършват една по една и изискват непрекъснат достъп до кеш паметта. Това, от своя страна, води до ефекта на фунията. Макар специализираните архитектури за машинно обучение да са създадени така, че да намалят този ефект, те са бавни и консумират значителна енергия.

Изследователски екип от университета George Washington е работил върху създаване на алтернативни платформи, които биха позволили паралелно обработване на информацията. Целите са две: намаляване на времето за обработка и намаляване на енергийната консумация.

Учените са експериментирали с фотонен TPU и са извършвали матрични умножения. Те са основополагащи за машинното обучение на невронни мрежи. Фотонният процесор е способен да извършва паралелно множество операции, посредством мултиплексирано делене на дължината на вълната. Или по-просто казано – той използва различните дължини на светлинните вълни за предаване на множество сигнали по едно-единствено оптично влакно. Благодарение на архитектурата си, енергийната консумация на фотонния процесор е почти нулева. От доклада за изследването става ясно, че процесорът може да обработва 2х10^15 операции за секунди, а закъснението в системата се ограничава до десетки пикосекунди (10⁻¹² секунда).

Дължина на вълната фотонен процесор TPU

Съавторът на научния труд, Mario Miscuglio, споделя, че един добре обучен и интегриран фотонен процесор може да изчислява със скоростта на светлината.

„Видно от архитектурата е, че работата се забавя единствено от времето, за което фотонът „прелита“ до чипа.“

Макар фотонният процесор да консумира около 80w/h енергия, неговата производителност е 100-1000 пъти по-висока спрямо конвенционален електрически TPU. Значителното намаляване на енергийните разходи и времето за машинно обучение ще позволят вграждане на TPU в мобилни устройства и персонални компютри, без да се налага да се изпращат големи обеми от данни в облачни структури.

Изследователите споделят, че специализираните фотонни процесори със сигурност имат потенциал да подсилят електронните системи. Освен това, те биха играли сериозна роля в мрежовите устройства на 5G мрежите.

Коментирайте чрез Facebook

Мнения, критики, неточности - пишете ни, не ни жалете!

За Атанас Георгиев

Казано накратко, юрист с интереси в областта на биологията и технологиите.