Gli scienziati creano chip ibridi per eseguire l'IA sui dispositivi mobili
Smartwatch e altri dispositivi elettronici alimentati a batteria sarebbero ancora più intelligenti se potessero eseguire algoritmi di intelligenza artificiale. Ma gli sforzi per creare chip abilitati all'intelligenza artificiale per dispositivi mobili hanno finora raggiunto un muro: il cosiddetto "muro di memoria" che separa i chip di elaborazione e di memoria che devono lavorare insieme per soddisfare le enormi e sempre crescenti esigenze di elaborazione dell'IA.
"Le transazioni tra processori e memoria possono consumare il 95% dell'energia richiesta per l'apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale, il che limita notevolmente la durata della batteria", afferma Subhasish Mitra, autore senior di un nuovo studio pubblicato su Nature Electronics.
Ora, un team che include l'informatica di Stanford Mary Wutters e l'ingegnere elettrico Philip Wong ha sviluppato un sistema in grado di eseguire attività di intelligenza artificiale più velocemente e con meno potenza utilizzando otto chip ibridi, ciascuno con il proprio processore di dati costruito insieme alla propria memoria di archiviazione.
Il lavoro si basa su un precedente sviluppo di una nuova tecnologia di memoria chiamata RRAM, che conserva i dati anche quando l'alimentazione è spenta, come la memoria flash, solo più velocemente e con meno energia. I progressi nella RRAM hanno permesso ai ricercatori di Stanford di sviluppare chip ibridi di precedente generazione che funzionavano da soli. Il loro ultimo sviluppo include un nuovo importante elemento: algoritmi che combinano otto chip ibridi separati in un unico motore di elaborazione AI ad alta efficienza energetica.
"Se potessimo costruire un enorme chip convenzionale con tutta l'elaborazione e la memoria necessarie, lo faremmo, ma la quantità di dati necessari per risolvere i problemi di intelligenza artificiale rende questo un sogno che si avvera", afferma Subhasish Mitra. "Invece, induciamo gli ibridi a pensare di essere un unico sistema, motivo per cui lo chiamiamo un sistema di illusioni".
I ricercatori hanno sviluppato Illusion come parte della Electronics Renaissance Initiative (ERI), un programma da 1,5 miliardi di dollari. DARPA, che ha contribuito alla nascita di Internet più di 50 anni fa, sta supportando la ricerca per trovare soluzioni alternative alla Legge di Moore, che prevedeva lo sviluppo dell'elettronica riducendo le dimensioni dei transistor. Ma i transistor non possono contrarsi per sempre.
"Per superare le capacità dell'elettronica tradizionale, avremo bisogno di nuove tecnologie hardware e nuove idee su come usarle", affermano i ricercatori.
Un team di scienziati ha costruito e testato il loro prototipo con l'aiuto del personale dell'istituto di ricerca francese CEA-Leti e della Nanyang University of Technology di Singapore. Il sistema a otto chip è solo l'inizio.
Nelle simulazioni, i ricercatori hanno mostrato come i sistemi con 64 chip ibridi possono eseguire applicazioni AI sette volte più velocemente dei processori moderni, consumando sette volte meno energia.
Tali capacità consentiranno un giorno a Illusion Systems di diventare, ad esempio, il cervello degli occhiali di realtà aumentata e virtuale che utilizzano reti neurali profonde per l'apprendimento, il rilevamento di oggetti e persone nell'ambiente e la fornitura agli utenti di informazioni contestuali: immagina un sistema AR / VR che aiuterà gli scienziati-biologi a identificare esemplari sconosciuti di animali.
"Il fatto che il prototipo che abbiamo costruito funzioni come ci aspettavamo suggerisce che siamo sulla strada giusta", affermano i ricercatori, che credono che Illusion Systems potrebbe essere pronto per entrare nel mercato entro tre o cinque anni.