Первый программируемый мемристорный компьютер призван свести процесс обработки ИИ из облака

Первый программируемый мемристорный компьютер, а не просто блок мемристоров, управляемый через внешний компьютер, был разработан в Мичиганском университете.

Это может привести к обработке искусственного интеллекта непосредственно на небольших устройствах с ограниченным энергопотреблением, таких как смартфоны и датчики. Процессор AI смартфона будет означать, что голосовые команды больше не нужно отправлять в облако для интерпретации, что ускоряет время отклика.

«Каждый хочет установить процессор AI на смартфоны, но вы не хотите, чтобы батарея вашего мобильного телефона разряжалась очень быстро», — говорит Вей Лу, профессор электротехники и вычислительной техники U-M и старший автор исследования в США. Природа Электроника.

В медицинских устройствах возможность запуска алгоритмов ИИ без облака обеспечит лучшую безопасность и конфиденциальность.

Почему мемристоры хороши для машинного обучения

Ключом к тому, чтобы сделать это возможным, может быть продвинутый компьютерный компонент, называемый мемристором. Этот элемент схемы, электрический резистор с памятью, имеет переменное сопротивление, которое может служить формой хранения информации. Поскольку мемристоры хранят и обрабатывают информацию в одном и том же месте, они могут обойти самое большое узкое место в скорости и мощности вычислений: соединение между памятью и процессором.

Читайте так же
Первый в мире телефон 5G, в котором мы сможем узна... Первый в мире телефон 5G: наше будущее с смартфонами Впечатления от наших пяти дней с первым телефоном 5G, который вы можете купить TechRadar стал первой публикацией, которая купила первый в мире телефон 5G, и с тех пор мы тестируем его. почти неде...
Как Войти В Облако Icloud С Айфона... Сейчас пойдет речь про пасмурный сервис для хранения цифрового контента, предоставляемый компанией Apple для собственных клиентов – iCloud. Я расскажу, как осуществляется в iCloud вход в учетную запись с различных устройств, расскажу про Apple ID и п...
89 Модернизация компьютеров Модернизация компьютеров Ремонт компьютеров на дому - главная Наша компания предлагает Вам высококачественные услуги по модернизации компьютеров, осуществляя дальнейшее абонентское обслуживание компьютеров, проводя при этом полный комплекс дан...

Это особенно важно для алгоритмов машинного обучения, которые имеют дело с большим количеством данных для таких вещей, как идентификация объектов на фотографиях и видео или прогнозирование того, какие больничные пациенты подвержены более высокому риску заражения. Программисты уже предпочитают запускать эти алгоритмы на графических процессорах, а не на главном процессоре компьютера, центральном процессоре.

«С точки зрения мощности и пропускной способности графические процессоры, а также оптимизированные и оптимизированные цифровые схемы считаются в 10-100 раз лучше, чем процессоры». Сказал Лу «Процессоры Memristor AI могут быть еще в 10-100 раз лучше».

Графические процессоры лучше справляются с задачами машинного обучения, потому что у них есть тысячи маленьких ядер для одновременного выполнения вычислений, в отличие от цепочки вычислений, ожидающих своей очереди на одном из немногих мощных ядер в процессоре.

Мемристорный массив делает это еще дальше. Каждый мемристор может выполнять свои собственные вычисления, позволяя одновременно выполнять тысячи операций внутри ядра. В этом экспериментальном компьютере было более 5800 мемристоров. Коммерческий дизайн может включать в себя миллионы из них.

Первый программируемый мемристорный компьютер призван свести процесс обработки ИИ из облака

Мемристорные матрицы особенно подходят для задач машинного обучения. Причина этого заключается в том, что алгоритмы машинного обучения превращают данные в векторы — по существу, в списки точек данных. Например, при прогнозировании риска инфицирования пациента в больнице этот вектор может содержать числовые представления факторов риска пациента.

Затем алгоритмы машинного обучения сравнивают эти «входные» векторы с «характерными» векторами, хранящимися в памяти. Эти векторы признаков представляют определенные черты данных (например, наличие основного заболевания). Если совпадает, система знает, что входные данные имеют эту черту. Векторы хранятся в матрицах, которые похожи на электронные таблицы математики, и эти матрицы могут быть отображены непосредственно на массивах мемристоров.

Более того, поскольку данные поступают через массив, основная часть математической обработки происходит через естественные сопротивления в мемристорах, устраняя необходимость перемещать векторы элементов в память и из памяти для выполнения вычислений. Это делает массивы высокоэффективными при сложных матричных вычислениях. Более ранние исследования продемонстрировали потенциал мемристорных матриц для ускорения машинного обучения, но для их работы требовались внешние вычислительные элементы.

Сборка программируемого мемристорного компьютера

Читайте так же
Dark Web разоблачает передачу данных с компьютера ... По сообщениям, хакеры теперь имеют доступ к наиболее защищенным файлам данных, которые используются для облегчения конфиденциальной связи в «Темной сети». По словам исследователей, киберпреступники теперь имеют доступ к наиболее защищенным файлам да...
Apple просто сделала процесс перехода на новый Mac... В то время как одни только затраты являются сдерживающим фактором для многих покупателей, самый страшный риск при переходе на новый компьютер. это риск потери всех ваших данных в процессе передачи. Apple сделала этот процесс несколько менее болезненн...
Обновите свой компьютер с помощью мощного 8-ядерно... Начните с отличной сборки ПК с этим сочетанием материнских плат Ryzen 7 и MSI B450-A Pro за 290 в Newegg. Newegg предлагает сочные скидки на комплектующие для ПК, которые могут стать сердцем компьютера, созданного для повышения производительности ...

Чтобы построить первый программируемый мемристорный компьютер, команда Лу работала с доцентом Женей Чжан и профессором электротехники и вычислительной техники в Университете UM Майкл Флинн, чтобы разработать чип, который мог бы интегрировать массив мемристоров со всеми другими элементами, необходимыми для программирования и запуска. Это. Эти компоненты включали в себя традиционный цифровой процессор и каналы связи, а также цифровые / аналоговые преобразователи, которые служат в качестве интерпретаторов между аналоговой мемристорной матрицей и остальной частью компьютера.

Затем команда Лу интегрировала массив мемристоров непосредственно в чип на U-M Lurie Nanofabrication Facility. Они также разработали программное обеспечение для отображения алгоритмов машинного обучения на матричную структуру матрицы мемристоров.

Команда продемонстрировала устройство с тремя универсальными алгоритмами машинного обучения:

  • Перцептрон, который используется для классификации информации. Они смогли идентифицировать несовершенные греческие буквы со 100-процентной точностью
  • Разреженное кодирование, которое сжимает и классифицирует данные, особенно изображения. Компьютер смог найти наиболее эффективный способ воссоздать изображения по набору и идентифицировать шаблоны со 100-процентной точностью
  • Двухслойная нейронная сеть, предназначенная для поиска закономерностей в сложных данных. Эта двухслойная сеть выявила общие и дифференцирующие факторы в данных скрининга рака молочной железы, а затем классифицировала каждый случай как злокачественный или доброкачественный с точностью 94,6%.

Существуют проблемы при расширении для коммерческого использования — мемристоры еще не могут быть сделаны такими же идентичными, как они должны быть, и информация, хранящаяся в массиве, не совсем надежна, потому что она работает на аналоговом континууме, а не на цифровом или / или. Это будущие направления группы Лу.

Лу планирует коммерциализировать эту технологию. Исследование называется «Полностью интегрированная перепрограммируемая система мемристор – КМОП для эффективных операций многократного накопления».

Информация: Fuxi Cai et al. Полностью интегрированная перепрограммируемая система мемристор – CMOS для эффективных операций многократного накопления, Природа Электроника (2019). DOI: 10.1038 / s41928-019-0270-x

Журнал информации: Природа Электроника

Читайте так же
89 Модернизация компьютеров Модернизация компьютеров Ремонт компьютеров на дому - главная Наша компания предлагает Вам высококачественные услуги по модернизации компьютеров, осуществляя дальнейшее абонентское обслуживание компьютеров, проводя при этом полный комплекс дан...
Обновите свой компьютер с помощью мощного 8-ядерно... Начните с отличной сборки ПК с этим сочетанием материнских плат Ryzen 7 и MSI B450-A Pro за 290 в Newegg. Newegg предлагает сочные скидки на комплектующие для ПК, которые могут стать сердцем компьютера, созданного для повышения производительности ...
Сборка компьютеров Сборка компьютеров Ремонт компьютеров на дому - главная «Сборка компьютеров» - важный аспект работы нашего сервиса, при этом мы осуществляем дальнейшее абонентское обслуживание компьютеров, проводя при этом самый широкий комплекс данных работ...