Во новата студија објавена минатиот месец во списанието Nature Electronics, истражувачите од Универзитетот во Пекинг велат дека нивниот уред решава два клучни проблема – ограничувањата поврзани со енергијата и податоците, со кои се соочуваат дигиталните чипови во областа на вештачката интелигенција и 6G технологијата, како и ‘вековниот проблем’ на ниската прецизност и непрактичност кои долго време беа ‘сопка’ за аналогното пресметување.

Кога чипот бил тестиран на сложени комуникациски задачи, тука вклучувајќи и матрични инверзии со коишто се служат системите со голем број влезови и излези (а коишто се основата на безжичните технологии), тој покажал иста точност како стандардните дигитални процесори, но потрошил околу 100 пати помалку енергија. По понатамошните прилагодувања, истражувачите рекоа дека уредот ги надминал најмоќните GPU чипови, како што се Nvidia X100 и AMD Vega 20, до 1000 пати. Инаку обата неведини чипови се клучни за тренирање на моделите со вештачка интелигенција. На пример, Nvidia X100 е понова верзија на графичките картички A100 што OpenAI ги користеше за тренирање на ChatGPT.

Споредба на AMC со дигитални процесори Слика: Nature Electronics (Nat Electron) ISSN 2520-1131 (online)

Новиот уред се состои од RRAM низи (resistive random-access memory) на мемориски ќелии што ги складираат и ги обработуваат податоците преку промена на отпорот на протокот на електрична струја низ секоја од ќелиите.

За разлика од дигиталните процесори коишто пресметуваат со користење на бинарни 1 и 0, аналогниот дизајн ги обработува информациите како континуирани електрични струи низ мрежата од RRAM-ќелии. На овој начин, чипот ги обработува податоците директно во својот хардвер, елиминирајќи ја потребата од енергетски интензивен пренос на информации помеѓу процесорот и надворешната меморија.

„Со порастот на апликациите што користат огромни количини на податоци, дигиталните компјутери се соочуваат со предизвици, особено затоа што понатамошната минијатуризација на традиционалните уреди станува сè потешка. Нашата анализа покажува дека аналогниот пристап може да понуди 1000 пати поголем проток на податоци и 100 пати подобра енергетска ефикасност од најсовремените дигитални процесори, со иста прецизност“, велат научниците во студијата. Стара технологија, нови трикови

Аналогното пресметување не е нов феномен. Всушност, тоа е многу старо. Се проценува дека Антикитера механизмот, пронајден покрај брегот на Грција во 1901 година, е направен пред повеќе од 2000 години и користел меѓусебно поврзани запчаници за извршување пресметки.Сепак, во поголемиот дел од историјата на современото пресметување, аналогната технологија се сметала за непрактична алтернатива на дигиталните процесори. Причината е што аналогните системи се потпираат на континуирани физички сигнали, како што се напон или електрична струја, за обработка на информации, а овие сигнали се многу потешки за прецизно контролирање од двете стабилни вредности (1 и 0) на кои се потпираат дигиталните компјутери.

Сепак, онаму каде што аналогните системи се истакнуваат е брзината и ефикасноста. Бидејќи тие не мора да ги разложуваат пресметките на долги бинарни низи, туку наместо тоа ги претставуваат како физички операции во рамките на колото на чипот, аналогните процесори можат да обработуваат големи количини на информации истовремено, со многу помала потрошувачка на енергија. Ова е особено важно за апликации кои бараат огромни количини на податоци и енергија, како што се вештачката интелигенција и идните 6G мрежи, каде што дигиталните процесори имаат ограничувања во количината на информации што можат да ги обработуваат по ред, како и во нивната способност да обработуваат големи количини на преклопувачки безжични сигнали во реално време.

Истражувачите веруваат дека неодамнешните достигнувања во технологијата на меморијата би можеле повторно да го направат аналогното пресметување практично. Тимот ги конфигурираше RRAM ќелиите на чипот во две кола: едното што обезбедува брзо, но приближно пресметување, а другото што го рафинира резултатот преку итерации додека не достигне поточна вредност.

Со оваа конфигурација, истражувачите беа во можност да ја комбинираат брзината на аналогното пресметување со прецизноста на дигиталното процесирање. Клучно е што чипот е произведен со користење на комерцијален процес на производство, што значи дека потенцијално би можел да се произведува масовно.

Понатамошните подобрувања на електричните кола на чипот би можеле дополнително да ги зголемат неговите перформанси, велат истражувачите. Нивната следна цел е да развијат поголеми, целосно интегрирани чипови способни да решаваат уште посложени проблеми со уште поголема брзина.