Paměť pro data i výpočty

Richard Jan Voigts , 27. listopad 2017 10:30 0 komentářů
Paměť pro data i výpočty

V IBM Research předvedli novou technologii pro in-memory computing s milionem zařízení pro aplikace umělé inteligence (AI) s PCM – phase change memory, paměť s fázovou změnou, jinak také paměť pro data i výpočty. Členem týmu je český vědec Tomáš Tůma.

IBM tým vědců
IBM tým vědců
In-memory computing, nebo také paměť pro data i výpočty, je koncept poslední doby, který využívá fyzických vlastností paměťových zařízení jak pro ukládání, tak pro zpracování informací. Jde o něco trochu jiného než SAP HANA, nebo Oracle Exadata, je to jiný fyzikální princip. In-memory computing založený například na fyzikálním principu PCM se totiž liší od klasické architektury současných počítačů, kdysi navržených von Neumannem, jakými jsou například stolní počítače, servery, notebooky nebo celulární telefony (smartphony), ve kterých se data stěhují tam a zpět mezi pamětí a výpočetní jednotkou, což je zpomaluje a je energeticky méně efektivní.

Zcela nový polovodičový materiál

IBM obvod PCM
IBM obvod PCM
V laboratořích IBM Research ohlásili, že jejich vědci předvedli nekontrolovaný algoritmus strojového učení, který běžel na milionu zařízení PCM (phase change memory, paměť s fázovou změnou), a úspěšně nalezl časové korelace v neznámých datových tocích. Očekává se, že v porovnání s nejmodernějšími klasickými počítači tento technologický prototyp poskytne 200x vyšší rychlost a energetickou úspornost, což jej činí vysoce vhodným pro masivně paralelní systémy s vysokou hustotou a nízkým příkonem pro aplikace umělé inteligence (AI).

Princip polovodičového obvodu PCM
Princip polovodičového obvodu PCM
Vědci využili zařízení PCM ze slitiny germania, antimonu a telluridu, umístěné mezi dvěma elektrodami. Když do materiálu pustili velmi slabý elektrický proud, ohřáli jej, a to změnilo jeho stav z amorfního (s neuspořádanými atomy) na krystalický (s uspořádanou konfigurací atomů). Vědci z IBM tím využili dynamiku krystalizace přímo k výpočtu.

„Jde o důležitý pokrok v našem výzkumu fyziky AI, která zkoumá nové materiály, zařízení a architektury,“ prohlásil Dr. Evangelos Eleftheriou, IBM Fellow (fellow = vědec v přen. sl. sm.) a spoluautor studie. „Jelikož škálování CMOS (complementary metal oxide semiconductor) už naráží na technologické limity, je nutno radikálním způsobem opustit rozdělení počítačů na dvojici procesor-paměť, která je v současné době omezuje. Naše výsledky jsou díky jednoduchosti přístupu in-memory výpočtů velmi rychlé a mají nízkou spotřebu.

Podrobnosti jsou vysvětleny ve studii, která vyšla v žurnálu Nature Communications. Autoři předvedli tuto technologii na dvou časových příkladech a porovnali svoje výsledky s tradičními metodami strojového učení, jako například k-násobný clustering:

  • Simulovaná data: Jeden milion biárních (0 nebo 1) náhodných procesů organizovaných v 2D mřížce, založené na matrici 1 000 x 1 000 pixelů černá a bílá, profil britského matematika Alana Turinga. Vědci z IBM poté pixely rozsvěcovali a zhasínali, avšak černé pixely slabě korelovaným způsobem. To znamená, že když blikal černý pixel, existovala mírně vyšší pravděpodobnost, že další černý pixel bude také blikat. Náhodné procesy byly přiřazeny milionu zařízení PCM a byl nasazen jednoduchý učící se algoritmus. S každým bliknutím se PCM pole učilo a zařízení PCM odpovídala korelovaným procesům přechodem do vysokovodivostního stavu. Takto se v zařízeních PCM znovu nakreslila vodivostní mapa kresbu Alana Turinga.

    Kresba Alana Turinga nakreslená obvodem PCM
    Kresba Alana Turinga nakreslená obvodem PCM

  • Data z reálného světa: Aktuální data o dešti, posbíraná za šest měsíců z 270 meteorologických stanic ve Spojených státech v hodinových intervalech. Když v danou hodinu pršelo, bylo to označeno jako „1“, pokud nepršelo, bylo označeno jako „0“. Klasický k-násobný clustering a in-memory přístup se shodnul na klasifikaci 245 z 270 meteostanic. In-memory výpočet klasifikoval 12 meteostanic za nekorelované, které měly být označeny ke korelaci k-násobým clusterovým přístupem. Obdobně klasifikoval výpočetní přístup in-memory 13 stanic jako korelované, které byly označeny jako nekorelované v k-násobném clusteringu.

Korelovaná meteodata
Korelovaná meteodata
„Na paměť jsme se doposud dívali jako na místo, kde se pouze uchovávají informace. Avšak v této naší práci jsme ukázali, jak můžeme využít velmi primitivním způsobem fyzikální principy těchto paměťových zařízení k provádění velmi náročných výpočtů. Výsledek výpočtů je také uchován v paměťových zařízeních, a smyslem konceptu je volně se inspirovat způsobem, jak pracuje mozek,“ sdělil Abu Sebastian, vědec zabývající se pamětí a kognitivními (rozpoznávacími) technologiemi v IBM Research a vedoucí autor studie. Kromě toho vede European Research Council, projekt podporovaný na toto téma fondy.

Vědci z IBM Research budou prezentovat další aplikaci in-memory výpočtů na konferenci IDEM v prosinci 2017.

https://youtu.be/E_zj0c3UBXo


Komentáře

RSS 

Komentujeme

Intel Inside aneb všichni jsme načipováni

Petr Zavoral , 10. prosinec 2017 18:20
Petr Zavoral

V Havlově hře Audience přesvědčuje Sládek Ferdinanda Vaňka, aby donášel sám na sebe. Z pohledu letoš...

Více







Kalendář

09. 01.

13. 01.
CES 2018
18. 01.

19. 01.
itSMF 2018
29. 01.

30. 01.
G2BTechEd

RSS 

Zprávičky

Rozhodnutí ÚS o odložení EET může vést k žalobám na stát

ČTK , 16. prosinec 2017 09:00

Tisíce a možná desítky tisíc podnikatelů a zástupců různých profesí se na třetí a čtvrtou vlnu EET u...

Více 0 komentářů

E-shopy vyjmutí plateb kartou z EET vítají, přišlo prý ale pozdě

ČTK , 16. prosinec 2017 08:00

Podle ministerstva financí ze zrušení povinnosti evidovat platby kartou pro poplatníky nevyplývá nut...

Více 0 komentářů

Nové Embarcadero RAD Studio obsahuje i licenci pro aplikační server

Pavel Houser , 15. prosinec 2017 10:00

Vývojové prostředí nabízí i nové prvky knihovny vizuálních komponent a nové možnosti grafického uživ...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Botnet Necurs se vrátil a šíří nový ransomware

Pavel Houser , 15. prosinec 2017 09:00

V listopadu došlo k oživení botnetu Necurs v souvislosti s distribucí nového ransomwaru Scarab. ...

Více 0 komentářů

Jižní Korea zvažuje, že zdaní obchody s bitcoinem

ČTK , 15. prosinec 2017 08:00

Vláda se obává dopadů, které s sebou může přinést náhlý cenový propad kryptoměn....

Více 0 komentářů

O2 v dalších dvou letech vykoupí až 1,25 % vlastních akcií

ČTK , 14. prosinec 2017 10:00

Cílem nového programu je optimalizace kapitálové struktury, uvedla firma....

Více 0 komentářů

10 spotřebitelských trendů pro rok 2018

Pavel Houser , 14. prosinec 2017 09:00

Sluchátka budeme nosit 24 hodin denně, i během spánku. Umělá inteligence bude vytvářet reklamy. Koli...

Více 0 komentářů