Учені запропонували використати мемристори для підвищення ефективності обчислень [*]


Дізнайтесь більше про нові кар'єрні можливості в EchoUA. Цікаві проекти, ринкова оплата, гарний колектив. Надсилайте резюме та приєднуйтеся до нас.

Залишається 5 хв до закінчення іспиту, а ще треба розвязати  дві задачі. Ймовірно, Ви відчуваєте, що голова від хаосу йде обертом. Нейробіологи називають такий режим роботи мозку “гранню хаосу” і вважають його корисним. Цей стан дозволяє швидко та ефективно виконувати обчислення незалежно від їх об’єму.

Проблема полягає в тому, що подібні хаотичні обчислення складно відтворити в електроніці, оскільки потрібен елемент із двома важливими властивостями. Він повинен мати можливість діяти в режимі хаосу саме так, як і коли необхідно дослідникові, а також бути здатним до масштабованості, щоб формувати системи різних розмірів.

Мемристори

Дослідники лабораторії HP продемонстрували конфігурацію певного типу мемристора, яка може мати контрольований хаос. Мемристор (від memory – пам’ять і resistor – електричний опір) – це пасивний елемент в мікроелектроніці, здатний змінювати свій опір залежно від заряду, що протікав через нього, а також зберігати дані у вигляді опору струму, що протікає через нього.

Більше того, коли вчені імітували схему, яка складається з декількох подібних мемристорів і називається “нейронною мережею Хопфілда”, вона виявилася здатною розв’язати складну задачу, із 1000 варіантів проблеми комівояжера, з продуктивністю в 10 трильйонів операцій за секунду на 1 витрачений ват енергії. Для порівняння: найпотужніший суперкомп’ютер на червень 2017 року має продуктивність у 93 тис. операцій з плаваючою точкою за секунду, при цьому споживаючи 15 мегават, що означає всього 6 млрд операцій на 1 витрачений ват.

Мемристор Мотта

Свій пристрій учені назвали “мемристор Мотта”. Найбільш відомим аналогом технології застосування мемристорів є резистивний тип RAM (ReRAM або RRAM). Мемристори Мотта здатні реагувати на зміни опору при різних температурах. Складається новий тип мемристора з 8-нанометрового шару діоксиду ніобію, розміщеного між двома 70-нанометровими шарами нітриду титану.

Управляючи поданням напруги і струму, вчені змогли добитися переведення пристрою в стан, коли випадкові теплові коливання шару діоксиду ніобію посилюються до такої міри, що здатні впливати на способи реагування самого мемристора. Щойно вчені змогли схарактеризувати те, що робив мемристор, і в який спосіб цього можна добитися повторно, вони змоделювали ланцюг мемристорів для розв’язання оптимізаційної задачі комівояжера.

Підхід до розв’язання реальних задач

Розв’язання подібної задачі має локальні й глобальні мінімуми. За різних підходів розв’язання може досягти локального мінімуму, так і не знайшовши правильного способу розв’язання. Перевага мережі з мемристорів Мотта полягає в тому, що хаотичної поведінки вистачає, щоб виштовхнути розв’язання з “лунки” локального мінімуму для продовження пошуку глобального мінімуму.

Майбутнє проекту

Дослідники вважають, що подібні аналогові обчислювальні движки, які ґрунтуються на мемристорах, у майбутньому будуть вбудовані в процесори для прискорення розв’язання заlfx оптимізації. Проте до цього вони повинні виконати ще багато додаткових кроків. Серед них дослідження масштабованості подібних систем, а також порівняння продуктивності з наявними аналогами.

Джерело: IEEE Spectrum

Київ, Харків, Одеса, Дніпро, Запоріжжя, Кривий Ріг, Вінниця, Херсон, Черкаси, Житомир, Хмельницький, Чернівці, Рівне, Івано-Франківськ, Кременчук, Тернопіль, Луцьк, Ужгород, Кам'янець-Подільський, Стрий - за статистикою саме з цих міст програмісти найбільше переїжджають працювати до Львова. А Ви розглядаєте relocate?


Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *