Сегодня 22 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 🔥
Одной из самых знаковых трёхмерных игр в истории исполнилось 25 лет — GTA III празднует юбилей 59 мин.
Супергеройской комедии Dispatch исполнился год: продажи превысили 5 млн копий, названа дата релиза на iOS и Android 2 ч.
Небывалая свобода выбора и верность трилогии: ветеран BioWare рассказал, какой могла стать отменённая Mass Effect 5 4 ч.
ИИ поставил кибератаки на конвейер: CrowdStrike рассказала, как хакеры делегируют взлом автономным агентам 4 ч.
SAP отчиталась о рекордной квартальной выручке — компания делает ставку на автономные предприятия и ИИ-агента Joule 5 ч.
В Google Cloud появятся новейшие ИИ-модели OpenAI 6 ч.
Cyberpunk 2077 получила крупный патч 2.5 к выходу Cyberpunk: Edgerunners 2 — для игры это первое обновление более чем за год 6 ч.
Релиз «Кибер Бэкап» 19: интеграция с VMmanager, RuPost, Zabbix, расширенная поддержка PostgreSQL и многое другое 6 ч.
GitHub перевела 99,99999 % репозиториев в облако Azure 6 ч.
Red Hat и NVIDIA расширили партнёрство для обеспечения безопасности ИИ-агентов 8 ч.
Apple пометит приложения, которые умеют нормально работать на складном iPhone, — потому что многие пока не умеют 3 ч.
Конец эпохи: Sony закончила продажи своего последнего видеоплеера Blu-ray в Японии 4 ч.
Квартальная прибыль Nokia превысила ожидания — немалую часть роста обеспечили облачные и ИИ-клиенты 5 ч.
TrendForce: поставки серверных CPU в 2026 году вырастут на треть 6 ч.
Nebius привлекла $3,5 млрд от Citi на развитие сети ЦОД 6 ч.
Илон Маск сравнил обучение робота Tesla Optimus с воспитанием ребёнка 6 ч.
Galax выпустила первую GeForce RTX 5080 с двумя разъёмами 12V-2×6 — но подключить можно только один 6 ч.
Anker: каждый второй россиянин постоянно сталкивается с помехами во время звонков 7 ч.
Горсовет Мемфиса отклонил 18-месячный мораторий на строительство ЦОД — ограничения ввели на 135 дней 8 ч.
Amazon отозвала заявку на строительство кампуса ЦОД в Вирджинии из-за противодействия со стороны властей округа Лаудон 8 ч.