Простой аналог

Инженеры корпорации IBM исследуют возможность возврата к элементам аналоговых ЭВМ, которые широко использовались в исследовательских лабораториях сорок лет назад. Речь идёт о накоплении электрического заряда на обкладках конденсаторов вместо многократного повторения операций умножения на весовые коэффициенты и суммирования. Идея выглядит особенно перспективно для мобильных клиентских терминалов, которые должны имитировать нейронные сети.

Поскольку сам мобильный терминал имеет небольшую вычислительную мощность, сегодня ему приходится передавать информацию на сервер или в облако для математической обработки. Подобная пересылка приводит к перегрузке каналов связи и сокращению времени работы терминала от аккумулятора.

Инженеры IBM предложили сформировать на кремниевом кристалле матрицу конденсаторов, которая будет в аналоговой форме (в виде напряжений) хранить табличную информацию о параметрах, вычисляемых в программе искусственного интеллекта. Это решение позволяет сэкономить как на арифметических блоках (умножителях и сумматорах), так и на передаче информации, а заодно ускорить её обработку. Теперь главное - обеспечить одинаковые характеристики конденсаторов во всей матрице (предложено использовать методики компенсации разброса параметров) и добиться точной работы аналоговых схем, размещённых на кристалле цифровой микросхемы.

К счастью, задачи имитации нейронных сетей в большинстве случаев не требуют идеальной цифровой точности. Моделирование системы с помощью компьютера и электронных схем на дискретных аналоговых компонентах показало, что идея жизнеспособна. Если она будет реализована, в вычислительной технике впервые появятся блоки аналоговых ускорителей.

Согласно предварительным расчётам, «ускоритель искусственного интеллекта» будет иметь удельную вычислительную мощность свыше 28 гигаопераций в секунду на ватт энергопотребления - на порядок более высокую, чем у современных графических акселераторов.