شرائح الذاكرة الجديدة التي يتم التحكم فيها بالضوء والمغناطيس تجعل أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالذكاء الاصطناعي أقل استهلاكًا للطاقة

يعمل باحثون أمريكيون على تطوير نوع جديد من شرائح الذاكرة التي يمكنها تخزين المعلومات وإجراء العمليات الحسابية بسرعة وكفاءة عالية.

Chip bộ nhớ mới được điều khiển bằng ánh sáng và nam châm giúp máy tính AI ít ngốn điện hơn

يقول الباحثون إن شرائح الذاكرة المغناطيسية البصرية قد تساعد في تقليل استهلاك الطاقة لتوفيرها للذكاء الاصطناعي. (المصدر: لايف ساينس)

هذا نوع جديد من شرائح الذاكرة فائقة السرعة (أو خلية الذاكرة) التي تستخدم كل من الإشارات الضوئية والمغناطيس لمعالجة البيانات وتخزينها بكفاءة.

صرح الفريق في مجلة "نيتشر فوتونيكس" أن الخلايا تُمكّن المستخدمين من إجراء حسابات عالية السرعة. وستساعد سرعة المعالجة العالية واستهلاك الطاقة المنخفض على توسيع نطاق مراكز البيانات بما يُسهّل عمل أنظمة الذكاء الاصطناعي.

قال ناثان يونغبلود، الباحث المشارك في الدراسة ومهندس الكهرباء والحاسوب في جامعة بيتسبرغ: "تتطلب مراكز البيانات التي تضم آلاف وحدات معالجة الرسومات (GPUs) طاقةً هائلةً للعمل". وأضاف: "والحل غالبًا هو شراء المزيد من وحدات معالجة الرسومات واستهلاك المزيد من الطاقة. لذا، إذا تمكنت البصريات من حل هذه المشكلة بكفاءة وسرعة أكبر، فسيؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الطاقة، وسيعمل نظام التعلم الآلي بشكل أسرع أيضًا".

تستخدم خلايا الذاكرة الجديدة هذه مجالًا مغناطيسيًا لتوجيه إشارة ضوئية باتجاه عقارب الساعة أو عكسها عبر مرنان حلقي، وهو مكون يُعزز الضوء عند أطوال موجية محددة، إلى أحد منفذي الإخراج. وحسب شدة الضوء عند كل منفذ إخراج، تستطيع خلية الذاكرة ترميز رقم بين 0 و1، أو بين 0 و-1. بخلاف خلايا الذاكرة التقليدية التي تشفر فقط قيم 0 أو 1 في بت من المعلومات، تستطيع خلايا الذاكرة الجديدة ترميز عدد من القيم غير الصحيحة، مما يسمح بتخزين ما يصل إلى 3.5 بت لكل خلية ذاكرة.

ويقول المهندس يونغبلود إن هذه الإشارات الضوئية التي تدور عكس اتجاه عقارب الساعة ومع عقارب الساعة تشبه "اثنين من العدائين يركضان على نفس المسار، لكنهما يركضان في اتجاهين متعاكسين، مع وجود الرياح دائمًا أمام أحدهما وخلف الآخر".

يمكن استخدام الأرقام المُستقاة من هذا السباق حول مرنان الحلقة لتعزيز الروابط بين العقد في الشبكات العصبية الاصطناعية. وأوضح أن هذه الأرقام تُساعد خوارزميات التعلم الآلي على معالجة البيانات بطريقة تُشبه الدماغ البشري.

بخلاف أجهزة الكمبيوتر التقليدية التي تُجري عمليات حسابية في وحدة المعالجة المركزية ثم تُرسل النتائج إلى الذاكرة، تُجري خلايا الذاكرة الجديدة عمليات حسابية عالية السرعة مباشرةً داخل مصفوفة الذاكرة. وصرح يونغبلود بأن الحوسبة داخل الذاكرة مفيدة بشكل خاص لتطبيقات مثل الذكاء الاصطناعي التي تتطلب معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعة فائقة.

أظهر الفريق أيضًا متانة شرائح الذاكرة المغناطيسية الضوئية. صرّح الباحثون بأنهم أجروا أكثر من ملياري عملية كتابة ومسح على الشرائح دون أي تراجع في الأداء، وهو تحسنٌ يُقدّر بألف ضعف مقارنةً بتقنيات الذاكرة السابقة. وأوضح يونغبلود أن محركات أقراص الفلاش التقليدية تقتصر على ما بين 10,000 و100,000 عملية كتابة ومسح.

وفي المستقبل، يأمل يونغبلود وزملاؤه أن يتمكنوا من إضافة المزيد من خلايا الذاكرة هذه إلى أجهزة الكمبيوتر واختبار حسابات أكثر تقدماً.

وأضاف أن هذه التقنية قد تساعد في تقليل كمية الكهرباء اللازمة لتشغيل أنظمة الذكاء الاصطناعي.

[إعلان 2]
مصدر