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

Microsoft a GitHub

Pavel Houser , 13. červen 2018 13:30
Pavel Houser

Transakce v hodnotě 7,5 miliardy dolarů je dost velká i na poměry Microsoftu, takže se prodejem GitH...

Více







RSS 

Zprávičky

Systém pro STK by měl za 120 mil. Kč nadále provozovat AutoCont

ČTK , 22. červen 2018 10:00

V novém smluvním období by firma měla zajistit také propojení s obdobnými systémy jednotlivých člens...

Více 0 komentářů

Divize firmy Deutsche Telekom T-Systems ruší 10 000 míst

ČTK , 22. červen 2018 09:00

Na 6000 míst z celkového počtu má být zrušeno v Německu v průběhu příštích tří let....

Více 0 komentářů

Šéfovi Intelu srazil vaz vztah na pracovišti

ČTK , 22. červen 2018 08:00

Ve funkci předsedy představenstva a člena správní rady Krzaniche přechodně nahradí dosavadní finančn...

Více 0 komentářů

Kalendář

19. 06.

22. 06.
Automatica 2018
23. 06.

24. 06.
Maker Faire Prague 2018
04. 08.

09. 08.
Black Hat USA 2018

Starší zprávičky

Musk: Favoritem pro evropskou továrnu na baterie Tesly je Německo

ČTK , 21. červen 2018 10:00

Revoluce elektrických aut zvýší do roku 2025 hodnotu evropského trhu s bateriemi na zhruba 250 milia...

Více 0 komentářů

Česko testuje komunikaci mezi auty, vlaky a MHD

ČTK , 21. červen 2018 09:00

Vozidla si budou vyměňovat informace například o tom, jak je vlak daleko od závor, nebo že tramvaj v...

Více 0 komentářů

Xiaomi chce při vstupu na burzu získat až 6,1 miliardy dolarů

ČTK , 21. červen 2018 08:00

Půjde o jednu z největších primárních nabídek akcií v technologickém sektoru za posledních několik l...

Více 0 komentářů

Kryptoměnovou burzu Bithumb napadli hackeři

ČTK , 20. červen 2018 10:16

Za poslední týden jde již o druhý útok na kryptoměnové burzy v Jižní Koreji. Bitcoin opět klesl....

Více 0 komentářů