برای مقابله با فشار بر منابع انرژی جهانی به دلیل افزایش تقاضای محاسباتی - بله، هوش مصنوعی، ما به شما نگاه می کنیم - موسسه تحقیقاتی imec تغییر اساسی را از روش های محاسباتی سنتی پیشنهاد می کند.
راه حل آن، که به تفصیل در مجله مهندسی IEEE Spectrum آمده است، شامل بهره برداری از ویژگی های اساسی ابررساناها برای کاهش بسیار زیاد مصرف انرژی و در نتیجه ایجاد یک پردازنده خلاقانه و ابررسانا است.
این فناوری امیدوارکننده چند سالی است که تاکنون در حال توسعه بوده است و از تکنیک‌های استاندارد ساخت CMOS استفاده می‌کند که به طور بالقوه می‌تواند قدرت محاسباتی را ارائه دهد که صد برابر انرژی کارآمدتر از بهترین تراشه‌های امروزی است و می‌تواند «به رایانه‌ای مناسب منجر شود. ارزش یک مرکز داده از منابع محاسباتی در سیستمی به اندازه یک جعبه کفش.
20 اگزافلاپس
تحقیقات Imec شامل طراحی نوع جدیدی از پردازنده از پایه، با همکاری نزدیک بین مهندسان CMOS و تیم‌های توسعه فول استک بود.
Imec از استفاده از نیوبیم به عنوان ماده ابررسانا به ترکیب مرتبط نیوبیم تیتانیوم نیترید تغییر مکان داد زیرا می تواند دماهای مورد استفاده در ساخت CMOS را بدون از دست دادن قابلیت های ابررسانایی خود تحمل کند.
تراشه ابررسانای حاصل که برای پردازنده‌های هوش مصنوعی بهینه شده است، شبیه یک سیستم روی تراشه CMOS سه بعدی است. با این حال، یک تفاوت مهم این است که بیشتر تراشه باید در هلیوم مایع غوطه ور شود تا دمای عملیاتی بهینه، نزدیک به 4 کلوین تضمین شود.
در مقایسه با تراشه های CMOS معمولی، ابررساناها تنها کسری از انرژی را به شکل گرما پراکنده می کنند. این ویژگی امکان چیدن تراشه‌های محاسباتی را مستقیماً روی یکدیگر، کاهش ردپای فیزیکی و در عین حال حفظ افزایش چگالی ناشی از قانون مور را امکان‌پذیر می‌سازد.
Imec تخمین می زند که یک پشته از 100 برد ابررسانا که هر کدام دارای واحدهای پردازش ابررسانا (SPU)، SRAM ابررسانا و پشته های حافظه DRAM هستند و در یک محیط خنک کننده 20×20×12 سانتی متری به اندازه جعبه کفش قرار دارند، می توانند 20 exaflops BF16 را انجام دهند. قالب شماره این 20 برابر توانایی قوی‌ترین ابررایانه‌ای است که در حال حاضر وجود دارد (فرانتیر در آزمایشگاه ملی اوک ریج، تنسی) که در مجموع 500 کیلووات انرژی مصرف می‌کند. همچنین 100 برابر سطح بهره وری انرژی را ارائه می دهد.
هدف نوآوری Imec جایگزینی فناوری‌های محاسباتی CMOS موجود نیست، بلکه مکمل آنها است. محققان موسسه بر این باورند که این فناوری هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی را تقویت می کند و به طور یکپارچه با کامپیوترهای کوانتومی ادغام می شود.
ردپای کوچکتر مرکز داده که توسط فناوری دیجیتال ابررسانا امکان پذیر شده است به این سیستم ها اجازه می دهد تا به برنامه های مورد نظر خود نزدیک تر شوند و در نهایت پیشرفت های عظیمی را در صنایعی مانند کشاورزی، مراقبت های بهداشتی و انرژی به همراه داشته باشند.
ارسال نظر