Сегодня 02 октября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные построили первый в мире кремниевый спинтронный чип для вероятностных ИИ-вычислений

Полку «ленивых» процессоров прибыло. Международная группа учёных создала первый в мире чип на принципах термодинамических вычислений используя такую квантовую характеристику элементарных частиц, как спин. Термодинамические или, в более широком смысле, вероятностные вычисления уже изучаются для задач ИИ, что обещает серьёзно снизить энергопотребление. Используя для этого спиновые свойства частиц можно пойти в этом ещё дальше.

 Источник изображения: Tohoku University

Источник изображений: Tohoku University

О разработке сообщила группа учёных из Университета Тохоку (Tohoku University) и Национального института стандартов и технологий США (NIST). Забегая вперёд, добавим, что производством чипа занималась редко упоминаемая в новостях компания SkyWater — спин-офф известного разработчика чипов Cypress Semiconductor. SkyWater тесно сотрудничает с американским ВПК, и весьма примечательно, что она засветилась в этой работе. Пентагон активно интересуется малопотребляющими альтернативами для реализации физических воплощений ИИ, делая ставку на роботизацию боевых операций.

Созданный группой Тохоку—NIST чип опирается на так называемый вероятностный бит (p-bit, probabilistic bit) — он же пит (pIT). Питы почти как кубиты — они тоже представлены вероятностными состояниями, однако не одновременно во всех возможных состояниях от 0 до 1, а в зависимости от входных сигналов в каждый момент времени. Причём побуждение к действию пита, или вероятность того или иного его состояния, может определяться случайной величиной, например тепловым шумом. Поэтому в общем случае речь идёт о термодинамических вычислениях. Кстати, для лучшего погружения в тему крайне рекомендуем прочесть свежую статью на нашем сайте, как раз посвящённую этому вопросу: «Термодинамические вычислители — это нормально».

В качестве термодинамической составляющей спинтронного чипа выступает крошечный магнит, который может менять свою намагниченность под воздействием теплового шума. Тем самым p-bit постоянно случайным образом «скачет» между состояниями 0 и 1, используя случайную намагниченность самого устройства в каждый момент времени. Собственно, в этом проявляется его спинтронная сущность, поскольку флуктуации намагниченности происходят на уровне ориентации спинов атомов.

В этом процессе заключается вся суть вероятностных вычислений, эффективных для задач, которые требуют не последовательного перебора, а быстрого исследования огромного пространства возможных состояний. Обычные компьютеры хорошо исполняют строго предписанные инструкции, но хуже подходят для задач, где приходится работать с заранее неопределёнными значениями. Питы в такой архитектуре являются физическим источником управляемой случайности: элемент сам «прыгает» между 0 и 1, а внешним напряжением можно смещать вероятность того, какое состояние будет встречаться чаще. Это примерно похоже на управление весовыми коэффициентами, хотя на практике всё происходит сложнее. Поэтому подобные элементы и архитектуры всё чаще рассматривают как основу для аппаратных ускорителей ИИ и вероятностных моделей.

В этой конкретной работе был реализован суперпарамагнитный туннельный переход — наноразмерный магнитный элемент, который не способен удерживать одно состояние намагниченности, а естественным образом флуктуирует из-за тепловых и магнитных колебаний. Базовые транзисторы и соединения между элементами были изготовлены с использованием 130-нм КМОП-процесса компании SkyWater Technology. В стенах Университета Тохоку к ним сверху были добавлены спинтронные наноустройства и электроды. По большому счёту, это была попытка совместить спинтронный элемент с обычной кремниевой логикой, что в целом удалось, как показала последующая проверка схемы.

Исследователи подтвердили два ключевых признака работы питов: вероятностные флуктуации выходного напряжения во времени и возможность управлять средним выходным значением питов, используя входное напряжение. Иными словами, устройство не просто шумит, а выдаёт управляемую вероятность — основу для будущих сетей из питов. На следующем этапе группа намерена перейти от производства одиночных спинтронных питов к созданию схем на их основе.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про искусственный интеллект

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
ИИ угрожает самому существованию «Википедии» — глава открытой энциклопедии бьёт тревогу 57 мин.
Американский суд впервые признал незаконным обучение ИИ на чужих материалах 58 мин.
2XKO была обречена на провал с самого запуска — для выживания файтингу по League of Legends нужны были «сотни тысяч, а то и миллионы» игроков 2 ч.
С появлением Anthropic Mythos японские банки стали выявлять вдвое больше уязвимостей 3 ч.
Ролевая игра Zero Parades: For Dead Spies от авторов Disco Elysium получила режиссёрскую версию с дополненными диалогами и не только 3 ч.
Игры будут загружаться быстрее: видеокарты Nvidia и Intel получат поддержку Microsoft Advanced Shader Delivery 3 ч.
В ChatGPT появилась виртуальная примерочная 5 ч.
ИИ-боты лишают человечество плюрализма мнений, показало исследование 5 ч.
Бескомпромиссный боевик Sifu взял курс на iOS и Android, а фанаты требуют Sifu 2 6 ч.
ИИ научился писать более по-человечески — но обзавёлся новыми словами-паразитами 6 ч.
Внезапная жертва кризиса памяти: семилетняя приставка Nvidia Shield TV Pro подорожала на $100 56 мин.
Раскрыта полувековая тайна дымки в атмосфере Венеры 60 мин.
Nvidia представила мини-ПК DGX Spark с урезанной вдвое памятью — и формально он дороже 128-Гбайт оригинала 2 ч.
Представлен первый мини-ПК на Intel Panther Lake с бесшумным кулером AirJet 2 ч.
TCL подала на Samsung в суд за ненастоящую Mini LED в бюджетных телевизорах 2 ч.
Apple придумала, как бороться со складкой на iPhone Duo — защитный слой дисплея будет сменным 3 ч.
Broadcom одолжит Anthropic до $42 млрд, чтобы та получила чипы Broadcom 3 ч.
Теперь не такие уж бюджетные: Samsung подняла цены на Galaxy A57, A37, A27 и A17 вслед за флагманами 4 ч.
Huawei похвасталась высокими продажами трёхстворчатого смартфона Mate XT 2 и поприветствовала выход iPhone Duo 4 ч.
Micron обвинила YMTC в краже технологий — китайская компания якобы переманивала инженеров и патентовала их разработки 7 ч.