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Fotoni invece di elettroni per processori rivoluzionari

18.01.2021

Le moderne capacità di elaborazione delle architetture di processori classiche si sono esaurite, IBM ne è certa. Inoltre, sono diventati un ostacolo allo sviluppo di sistemi di apprendimento automatico e intelligenza artificiale. Una svolta è stata osservata nello sviluppo della fotonica del silicio e del memory computing, in cui i dati vengono elaborati dove vengono archiviati. E oggi, IBM ha dimostrato di aver trovato la strada per l'elettronica del futuro, in cui i fotoni voleranno attraverso circuiti anziché elettroni.

IBM ha collaborato con scienziati di diversi paesi per sviluppare e implementare un sistema di calcolo ottico per accelerare le reti neurali. In particolare, l'azienda ha creato un "nucleo tensore fotonico" in grado di eseguire la cosiddetta operazione di convoluzione - un'operazione matematica su due funzioni che genera una terza funzione - in un unico passaggio temporale. Di solito si tratta di una semplice addizione o moltiplicazione, ma l'elaborazione di un singolo dato richiede miliardi di operazioni di questo tipo, quindi bassa latenza e basso consumo sono requisiti vitali per tali sistemi.

L'esecuzione di operazioni sui dati in memoria è un'ulteriore opportunità per risparmiare sia il consumo che la latenza, poiché non è necessario trasferire i dati al processore e viceversa. Nella progettazione di IBM, i dati venivano archiviati ed elaborati in celle di memoria in base alla memoria a cambiamento di fase.

Il passaggio successivo per accelerare l'elaborazione dei dati è il Wavelength Division Multiplexing (WDM). In altre parole, i dati sono stati inviati al blocco di memoria sotto forma di luce con diverse lunghezze d'onda. Questo approccio consente sia di espandere il canale di trasmissione dei dati (espansione della frequenza) sia di eseguire operazioni sul flusso di dati dei fotoni in parallelo. Laddove gli elettroni scorrevano in sequenza nei circuiti, i circuiti fotonici consentono il flusso di dati parallelo e l'elaborazione simultanea di ciascuno dei flussi. Questa è un'enorme velocità di elaborazione dei dati!

Come esperimento, è stata creata una matrice 9 x 4 con un massimo di quattro vettori di input per passo temporale, ciascuno dei quali è stato trasmesso come radiazione luminosa con una lunghezza d'onda diversa. Per le operazioni MAC (multiply-accumulate), la matrice ha mostrato una prestazione di 2 TOPS/s a una velocità di modulazione di 14 GHz. IBM prevede che il progetto del circuito proposto aiuterà a raggiungere le prestazioni in memoria dei circuiti fotonici a livelli di PetaMAC/s per mm2 (migliaia di trilioni di operazioni MAC), che è tre ordini di grandezza superiore al livello odierno di 1 TOPS/mm2 per la corrente elettronica.

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Energia dallo spazio per Starship 08.05.2024

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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Notizie casuali dall'Archivio

Vuoi perdere peso - annusa la vaniglia 09.03.2001

La ricercatrice americana Liz Paul ha attirato l'attenzione sul fatto che i lavoratori nelle fabbriche di dolciumi di solito non solo non amano i dolci, ma generalmente mangiano poco. È giunta alla conclusione che l'odore di vaniglia, che è saturo di laboratori, deprime l'appetito.

Paul ha realizzato un adesivo a base di patch con la vanillina e l'ha incollato sul suo braccio. Quando ha sentito il bisogno di fare uno spuntino, si è avvicinata al naso una striscia profumata e ha inalato l'odore della vaniglia. In poche settimane, il ricercatore ha perso due chilogrammi di peso.

L'invenzione è stata testata al St George's Hospital di Londra, dove il capo nutrizionista ha chiesto a 200 volontari che volevano perdere peso di indossare tali adesivi alla vaniglia, limone e non profumati e di annusarli quando avevano fame. In quattro settimane, i portatori di figurine all'odore di limone e senza alcun odore hanno perso in media un chilogrammo di peso. E ogni vettore di adesivi alla vaniglia è diventato più leggero di una media di due chilogrammi.

I risultati degli esperimenti sono stati riportati al Congresso Internazionale dei Nutrizionisti, tenutosi lo scorso autunno in Scozia. Ora i medici inglesi consigliano questo nuovo rimedio a chi vuole perdere peso.

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