Cientistas criam chips híbridos para executar IA em dispositivos móveis
Smartwatches e outros eletrônicos alimentados por bateria seriam ainda mais inteligentes se pudessem executar algoritmos de IA. Mas os esforços para criar chips habilitados para IA para dispositivos móveis até agora atingiram uma barreira - a chamada "parede de memória" que separa os chips de processamento e de memória que devem trabalhar juntos para atender às enormes e crescentes necessidades de computação da IA.
“As transações entre os processadores e a memória podem consumir 95% da energia necessária para o aprendizado de máquina e inteligência artificial, o que limita severamente a vida da bateria”, diz Subhasish Mitra, autor sênior de um novo estudo publicado na Nature Electronics.
Agora, uma equipe que inclui a cientista da computação de Stanford Mary Wutters e o engenheiro elétrico Philip Wong desenvolveu um sistema que pode realizar tarefas de IA mais rapidamente e com menos energia usando oito chips híbridos, cada um com seu próprio processador de dados construído junto com o seu armazenamento de memória.
O trabalho se baseia no desenvolvimento anterior de uma nova tecnologia de memória chamada RRAM, que retém os dados mesmo quando a energia está desligada - como a memória flash - apenas mais rápida e com menos energia. Os avanços na RRAM permitiram aos pesquisadores de Stanford desenvolver chips híbridos da geração anterior que funcionavam sozinhos. Seu desenvolvimento mais recente inclui um novo elemento importante: algoritmos que combinam oito chips híbridos separados em um mecanismo de processamento de IA com eficiência energética.
“Se pudéssemos construir um enorme chip convencional com todo o processamento e memória necessários, o faríamos, mas a quantidade de dados necessária para resolver os problemas de IA torna isso um sonho tornado realidade”, diz Subhasish Mitra. "Em vez disso, enganamos os híbridos fazendo-os pensar que são um sistema, e é por isso que chamamos isso de sistema de ilusões."
Os pesquisadores desenvolveram o Illusion como parte da Electronics Renaissance Initiative (ERI), um programa de US $ 1,5 bilhão. A DARPA, que ajudou a dar origem à Internet há mais de 50 anos, está apoiando pesquisas para encontrar soluções alternativas para a Lei de Moore, que previa o desenvolvimento da eletrônica por meio da redução do tamanho dos transistores. Mas os transistores não podem se contrair para sempre.
“Para superar as capacidades da eletrônica tradicional, precisaremos de novas tecnologias de hardware e novas ideias de como usá-los”, dizem os pesquisadores.
Uma equipe de cientistas construiu e testou seu protótipo com a ajuda da equipe do instituto de pesquisa francês CEA-Leti e da Universidade de Tecnologia de Nanyang em Cingapura. O sistema de oito chips é apenas o começo.
Em simulações, os pesquisadores mostraram como sistemas com 64 chips híbridos podem rodar aplicativos de IA sete vezes mais rápido do que os processadores modernos, consumindo sete vezes menos energia.
Esses recursos um dia permitirão que a Illusion Systems se torne, por exemplo, o cérebro para óculos de realidade virtual e aumentada que usam redes neurais profundas para aprender, detectar objetos e pessoas no ambiente e fornecer aos usuários informações contextuais - imagine um sistema AR / VR que ajudará os cientistas -biologistas identificam espécimes desconhecidos de animais.
“O fato de o protótipo que construímos ter o desempenho esperado sugere que estamos no caminho certo”, dizem os pesquisadores, que acreditam que a Illusion Systems poderá estar pronta para entrar no mercado dentro de três a cinco anos.