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

Když obrázek není tím, čím se zdá být

Pavel Houser , 10. listopad 2018 06:30
Pavel Houser

Problematika falešných zpráva je dnes módní záležitostí. Následující výzkum se zaměřuje na jeden spe...

Více







RSS 

Zprávičky

Rovio zvyšuje zisk, potřebuje ale nové hry

ČTK , 18. listopad 2018 08:00

Letos v únoru cena akcií firmy klesla o 50 % pod cenu stanovenou pro primární nabídku akcií....

Více 0 komentářů

Podle Check Pointu malware těžící kryptoměny dominuje dál

Pavel Houser , 17. listopad 2018 08:00

Objevena byla rozsáhlá kampaň šířící RAT malware FlawedAmmyy....

Více 0 komentářů

Samsung Exynos 9 řady 9820 pro umělou inteligenci v mobilech

Pavel Houser , 16. listopad 2018 12:46

Jádro čtvrté generace a modem LTE Advanced Pro s rychlostí 2,0 Gb/s mají vylepšit rozšířenou a virtu...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

BlackBerry koupí za 1,4 miliardy USD Cylance

ČTK , 16. listopad 2018 12:40

Cylance vyvíjí produkty na bázi umělé inteligence, které mají zabránit kybernetickým útokům....

Více 0 komentářů

Uber ve čtvrtletí prohloubil ztrátu na 1,07 miliardy USD

ČTK , 16. listopad 2018 08:00

Uber zvažuje, že posune primární nabídku akcií z druhé poloviny příštího roku na první polovinu....

Více 0 komentářů

Novým generálním ředitelem Autocontu je bývalý šéf Oracle Sameš

ČTK , 15. listopad 2018 12:44

Autocont se zaměřuje na poskytování komplexních IT řešení a služeb pro firmy a státní správu....

Více 0 komentářů

Lagardeová: Centrální banky by měly vydávat digitální měny

ČTK , 15. listopad 2018 08:00

Některé centrální banky, včetně švédské, kanadské a čínské, již uvažují o emisích digitálních měn ve...

Více 0 komentářů