Пристрій з 1 мільйоном осередків PCM-пам’яті компанії IBM демонструє швидкодію, яка в 200 разів перевершує швидкодію традиційних комп’ютерів

Така обчислювальна архітектура не має нічого спільного з архітектурою фон Неймана, на базі якої побудовані практично всі сучасні комп’ютери і навіть смартфони. У цій традиційній архітектурі дані постійно переміщаються між пам’яттю і процесором, що робить обчислювальну систему більш повільною і менш ефективною.

Нещодавно, дослідники з IBM Research, продемонстрували роботу алгоритму, заснованого на принципах машинного глибинного навчання і самонавчання, що виконується в надрах експериментальної обчислювальної системи, основою якої є мільйон осередків пам’яті на основі ефекту фазових переходів (Phase change memory, PCM). Цей алгоритм успішно впорався із завданням виявлення кореляції між вхідними потоками даних, що є досить важким обчислювальним завданням для класичних комп’ютерів. На цьому завданні пристрій, що реалізує принцип “обчислень в пам’яті”, продемонструвало продуктивність, яка в 200 разів перевищує продуктивність традиційних комп’ютерів. І якщо додати до цього вельми високі показники ефективності і здатність системи до паралельного виконання безлічі завдань, можна з упевненістю сказати, що такі обчислювальні пристрої є ідеальним варіантом для створення систем штучного інтелекту.

Активним елементом осередку PCM-пам’яті є шар зі сплаву сурми-телуру-германію, затиснутий між електродами. Коли на ці електроди подається електричний струм, нагрів матеріалу призводить до його переходу з аморфного стану з безладним розташуванням атомів до кристалічному стану, коли атоми упорядковуються у вигляді кристалічної решітки, а сам матеріал стає прозорим. А динаміка переходів матеріалу з одного стану в інші використовується фахівцями компанії IBM для організації обчислень прямо в комірці пам’яті.

“Це досягнення є частиною більш глобальної програми досліджень в області штучного інтелекту, в якій ми займаємося розробкою нових матеріалів, апаратних засобів і архітектури обчислювальних систем” – розповідає доктор Еванджелос Елефтерайоу (Dr. Evangelos Eleftheriou), – “Традиційні CMOS-технології вже не розвиваються колишніми темпами через низку існуючих фізичних обмежень, тому для створення швидкодіючої пам’яті, процесорів потрібні зовсім інші підходи, ніж ті, що використовуються в традиційних комп’ютерах “.

“Пам’ять до останнього часу розглядалася тільки як частина комп’ютерної системи, призначена виключно для зберігання інформації. У своїй роботі ми показали, що, використовуючи деякі особливості фізики роботи осередків пам’яті, ми можемо виконати як примітивні, так і високорівневі обчислювальні операції з збереженими в осередках даними “- розповідає доктор Абу Себастьян (Dr. Abu Sebastian), вчений з IBM Research, -” І найбільш примітним є те, що результати обчислювальних операцій зберігаються в тих же самих осередках пам’яті, що трохи схоже на роботу нейронів головного мозку “.