Wissenschaftler entwickeln Hybridchips, um KI auf Mobilgeräten auszuführen
Smartwatches und andere batteriebetriebene Elektronik wären noch intelligenter, wenn sie KI-Algorithmen ausführen könnten. Die Bemühungen, AI-fähige Chips für mobile Geräte zu entwickeln, sind jedoch bislang ins Wanken geraten - die sogenannte "Speicherwand", die die Verarbeitungs- und Speicherchips trennt, die zusammenarbeiten müssen, um den enormen und ständig wachsenden Computeranforderungen von AI gerecht zu werden.
„Transaktionen zwischen Prozessoren und Speicher können 95 Prozent der für maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz erforderlichen Energie verbrauchen, was die Batterielebensdauer erheblich einschränkt“, sagt Subhasish Mitra, leitender Autor einer neuen Studie, die in Nature Electronics veröffentlicht wurde.
Jetzt hat ein Team, zu dem die Stanford-Informatikerin Mary Wutters und der Elektrotechniker Philip Wong gehören, ein System entwickelt, mit dem KI-Aufgaben mit acht Hybridchips, von denen jeder über einen eigenen Datenprozessor verfügt, schneller und mit weniger Leistung ausgeführt werden können Speicherung von Speicher.
Die Arbeit baut auf einer früheren Entwicklung einer neuen Speichertechnologie namens RRAM auf, die Daten auch bei ausgeschaltetem Gerät - wie Flash-Speicher - nur schneller und mit weniger Strom speichert. Dank der Fortschritte bei RRAM konnten Stanford-Forscher Hybridchips früherer Generationen entwickeln, die alleine funktionierten. Ihre neueste Entwicklung enthält ein wichtiges neues Element: Algorithmen, die acht separate Hybridchips zu einer energieeffizienten KI-Verarbeitungs-Engine kombinieren.
„Wenn wir einen massiven konventionellen Chip mit der erforderlichen Verarbeitung und dem erforderlichen Speicher bauen könnten, würden wir dies tun, aber die Datenmenge, die zur Lösung von KI-Problemen benötigt wird, lässt diesen Traum wahr werden“, sagt Subhasish Mitra. "Stattdessen täuschen wir die Hybriden vor, sie seien ein System, weshalb wir dies ein System von Illusionen nennen."
Die Forscher entwickelten Illusion im Rahmen der Electronics Renaissance Initiative (ERI), einem 1,5-Milliarden-Dollar-Programm. DARPA, das vor mehr als 50 Jahren zur Entstehung des Internets beigetragen hat, unterstützt die Forschung, um Problemumgehungen für das Mooresche Gesetz zu finden, das die Entwicklung der Elektronik durch Reduzierung der Größe von Transistoren vorhersagte. Aber Transistoren können sich nicht für immer zusammenziehen.
„Um die Fähigkeiten der traditionellen Elektronik zu übertreffen, benötigen wir neue Hardwaretechnologien und neue Ideen für deren Verwendung“, sagen die Forscher.
Ein Team von Wissenschaftlern baute und testete ihren Prototyp mit Hilfe von Mitarbeitern des französischen Forschungsinstituts CEA-Leti und der Nanyang University of Technology in Singapur. Das Acht-Chip-System ist nur der Anfang.
In Simulationen zeigten die Forscher, wie Systeme mit 64 Hybridchips KI-Anwendungen siebenmal schneller als moderne Prozessoren ausführen können und dabei siebenmal weniger Strom verbrauchen.
Mit solchen Funktionen wird Illusion Systems eines Tages zum Gehirn für Augmented- und Virtual-Reality-Brillen, die tiefe neuronale Netze zum Lernen, Erkennen von Objekten und Personen in der Umgebung und zum Bereitstellen von Kontextinformationen verwenden. Stellen Sie sich ein AR / VR-System vor, das Wissenschaftlern helfen wird -Biologen identifizieren unbekannte Exemplare von Tieren.
"Die Tatsache, dass der von uns gebaute Prototyp wie erwartet funktioniert, deutet darauf hin, dass wir auf dem richtigen Weg sind", sagen die Forscher, die glauben, dass Illusion Systems innerhalb von drei bis fünf Jahren marktreif sein könnte.