Вчені розробили перший у світі мікрохвильовий мікрочіп для мозку – новий тип процесора, який виконує обчислення за допомогою мікрохвиль і потребує дуже мало енергії.

(Зображення надано: Charissa King-O'Brien/Cornell Engineering)

Вчені розробили абсолютно новий тип мікрочіпа, який використовує мікрохвилі замість традиційних цифрових схем для виконання операцій.

Процесор, який може працювати швидше, ніж звичайні центральні процесори, є першою у світі повнофункціональною мікрохвильовою нейронною мережею (МНМ), яка може поміститися на чипі, повідомили вчені в дослідженні, опублікованому 14 серпня в журналі Nature Electronics.

Високошвидкісні програми, такі як радіолокаційна візуалізація, вимагають високошвидкісної обробки. Мікрохвилі, що працюють в аналоговому спектрі, можуть задовольнити потреби обробки цих програм, саме тому вчені застосували цей новий підхід до обчислень.

Вам може сподобатися

Китай вирішує «столітню проблему» за допомогою нового аналогового чіпа, який у 1000 разів швидший за високоякісні графічні процесори Nvidia
Новий комп'ютер Microsoft на основі світла натхненний 80-річною технологією — він може зробити штучний інтелект у 100 разів ефективнішим
Вчені розробили «повноспектральний» 6G-чіп, який може передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт за секунду — у 10 000 разів швидше, ніж 5G

«Оскільки він здатний миттєво спотворювати сигнал програмованим чином у широкому діапазоні частот, його можна повторно використовувати для виконання кількох обчислювальних завдань», – заявив провідний автор дослідження Бал Говінд, докторант Корнельського університету. «Він обходить велику кількість етапів обробки сигналів, які зазвичай мають виконувати цифрові комп’ютери».

Потужність мікрохвильових печей

Чіп використовує аналогові хвилі в мікрохвильовому діапазоні електромагнітного спектру в нейронній мережі штучного інтелекту (ШІ), щоб створити гребінчастий візерунок у формі хвилі мікрохвиль. Регулярно розташовані спектральні лінії в частотній гребінці діють як лінійка, що дозволяє швидко та точно вимірювати частоти.

Нейронні мережі, що лежать в основі мікрохвильового чіпа, – це сукупність алгоритмів машинного навчання, натхненних структурою людського мозку. Мікрохвильовий мозковий чіп використовує взаємопов’язані електромагнітні вузли в налаштовуваних хвилеводах для виявлення закономірностей у наборах даних та адаптації до вхідної інформації.

Мікрохвильовий мозок був створений за допомогою MNN, інтегральної схеми, яка обробляє спектральні компоненти (окремі частоти в сигналі) шляхом захоплення характеристик вхідних даних у широкій смузі пропускання.

Чіп здатний вирішувати прості логічні операції та складні обчислення, такі як розпізнавання двійкових послідовностей або визначення закономірностей у високошвидкісних даних, з точністю 88%. У дослідженні вчені зазначили, що вони довели це в кількох проблемах класифікації бездротових сигналів.

Працюючи в аналоговому діапазоні мікрохвиль та застосовуючи ймовірнісний підхід, чіп може обробляти потоки даних порядку десятків гігагерц (принаймні 20 мільярдів операцій за секунду). Ця швидкість перевищує швидкість більшості процесорів домашніх комп'ютерів, які зазвичай працюють на частоті від 2,5 до 4 ГГц (від 2,5 до 4 мільярдів операцій за секунду).

«Бал відмовився від багатьох традиційних схем, щоб досягти цього», – йдеться у заяві співавтора Алісси Апсел, директора Школи електротехніки та комп’ютерної інженерії Корнельського університету. «Замість того, щоб намагатися точно імітувати структуру цифрових нейронних мереж, він створив щось, що більше схоже на контрольовану суміш частотних моделей, що зрештою може забезпечити високопродуктивні обчислення».

Вам може сподобатися

Китай вирішує «столітню проблему» за допомогою нового аналогового чіпа, який у 1000 разів швидший за високоякісні графічні процесори Nvidia
Новий комп'ютер Microsoft на основі світла натхненний 80-річною технологією — він може зробити штучний інтелект у 100 разів ефективнішим
Вчені розробили «повноспектральний» 6G-чіп, який може передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт за секунду — у 10 000 разів швидше, ніж 5G

Говінд додав у своїй заяві, що для підтримки точності в традиційних цифрових системах потрібно більше схем, більше потужності та більше можливостей корекції помилок. Але ймовірнісний підхід означає, що дослідники зберегли високу точність як у простих, так і в складних обчисленнях, не додаючи додаткових накладних витрат.

ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ

— Крихітний чіп штучного інтелекту, змодельований за зразком людського мозку, призначений для збільшення часу роботи акумулятора в розумних пристроях

— Ілон Маск заявив, що вперше в людський мозок імплантували чіп Neuralink

— Вчені створюють напівпровідниковий чіп на основі світла, який прокладе шлях до 6G

Також варто відзначити низьке енергоспоживання мікрохвильового чіпа. Він може споживати менше 200 міліват (менше 0,2 Вт), що приблизно дорівнює потужності передачі мобільних телефонів. Для порівняння, більшість процесорів потребують вхідної потужності щонайменше 65 Вт.

За словами вчених, таке низьке енергоспоживання означає, що чіп можна встановлювати в персональні пристрої або носимі технології. Це перспективна технологія для використання в периферійних обчисленнях, оскільки вона може зменшити затримку, усуваючи необхідність підключення до центрального сервера. Вона також може бути корисною для розгортання штучного інтелекту, оскільки може запропонувати високопродуктивну альтернативу з низькими вимогами до енергоспоживання для навчання моделей штучного інтелекту.

Наступним кроком дослідників буде спрощення конструкції шляхом зменшення кількості хвилеводів та зменшення розміру чіпа. Більш компактний чіп міг би використовувати взаємопов'язані гребінці, які могли б генерувати багатший вихідний спектр та допомогти навчати нейронну мережу.

Пітер Рей Еллісон

Пітер — інженер з дипломом і досвідчений журналіст-фрілансер, що спеціалізується на науці, технологіях та культурі. Він пише для різних видань, зокрема BBC, Computer Weekly, IT Pro, Guardian та Independent. Він пропрацював журналістом з питань технологій понад десять років. Пітер має ступінь з автоматизованої інженерії Університету Шеффілд Халлам. Він працював як в інженерному, так і в архітектурному секторах, у різних компаніях, зокрема Rolls-Royce та Arup.

Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати

Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.

Вийти Читати далі

Китай вирішує «столітню проблему» за допомогою нового аналогового чіпа, який у 1000 разів швидший за високоякісні графічні процесори Nvidia

Новий комп'ютер Microsoft на основі світла натхненний 80-річною технологією — він може зробити штучний інтелект у 100 разів ефективнішим

Вчені розробили «повноспектральний» 6G-чіп, який може передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт за секунду — у 10 000 разів швидше, ніж 5G

«Веселка на чіпі» може допомогти контролювати енергетичні потреби штучного інтелекту — і вона була створена випадково

Прорив в електроніці означає, що наші пристрої одного дня можуть перестати виділяти зайве тепло, кажуть вчені

Китайська «Мавпа Дарвіна» – найбільший у світі суперкомп'ютер, натхненний роботою мозку
Найновіше в галузі обчислювальної техніки

«Це, безперечно, найпотужніший квантовий комп'ютер на Землі»: Вчені представляють Helios, рекордну квантову систему

Проривний алгоритм Google «Квантові відлуння» наближає нас до корисних квантових обчислень — він працює в 13 000 разів швидше, ніж на суперкомп'ютері.

Квантові обчислення «детектор брехні» нарешті доводять, що ці машини на відстані вловлюють моторошну дію Ейнштейна, а не просто імітують її.

Нове розумне кільце — це новий спосіб керування комп'ютером, який міцно прицілився до простої миші.

«Це значно зрушує часову шкалу вперед»: прорив у квантових обчисленнях може зменшити кількість надокучливих помилок до 100 разів
Останні новини

Метеорний потік Леоніди цього тижня може бути одним із найкращих за останні роки. Ось чому.

У кельтському поселенні в Польщі знайшли інструмент, якому 2300 років, що використовувався для операцій на черепі

Канада втратила свій «статус країни, де ліквідовано кір» — ось що це означає

Фізики вперше зазирнули всередину ядра молекули, використовуючи електрони як зонд

Нова «майже міжзоряна» комета, помилково пов'язана з 3I/ATLAS, досягне найближчої точки до Землі у вівторок (11 листопада)

Розпад стародавнього суперконтиненту Нуна створив «інкубатори» для складного життя, виявило дослідження
ОСТАННІ СТАТТІ

1. Фізики вперше зазирнули всередину ядра молекули, використовуючи електрони як зонд.

Огляд гребного тренажера 2Merach NovaRow R50: бюджетна альтернатива Concept2 RowErg

3 Історія науки: російський математик непомітно публікує статтю — і розв'язує одну з найвідоміших нерозв'язаних гіпотез у математиці — 11 листопада 2002 року

У кельтському поселенні в Польщі знайшли інструмент віком 42 300 років, який використовувався для операцій на черепі

5. Канада втратила свій «статус країни, де ліквідовано кір» — ось що це означає

Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.