Сегодня 23 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 🔥
Сначала думает, потом рисует: Canva представила двухэтапную ИИ-модель для генерации изображений 2 ч.
Сначала PHP, теперь Linux: критические уязвимости в ядре ОС раскрыли до выхода патчей 2 ч.
1Password откроет ИИ-агентам доступ к аккаунтам пользователя, не показав ни одного пароля 2 ч.
Microsoft заявила, что её ИИ диагностирует заболевания намного лучше живых врачей 12 ч.
Бесплатное дополнение к пиксельному боевику Katana Zero стало ещё больше — теперь оно размером с полноценный сиквел 12 ч.
Экспериментальный браузер Arc закрылся — разработчики зазывают пользователей в ИИ-браузер Dia 12 ч.
Одной из самых знаковых трёхмерных игр в истории исполнилось 25 лет — GTA III празднует юбилей 15 ч.
Супергеройской комедии Dispatch исполнился год: продажи превысили 5 млн копий, названа дата релиза на iOS и Android 15 ч.
Небывалая свобода выбора и верность трилогии: ветеран BioWare рассказал, какой могла стать отменённая Mass Effect 5 17 ч.
ИИ поставил кибератаки на конвейер: CrowdStrike рассказала, как хакеры делегируют взлом автономным агентам 17 ч.
Nebius арендует до 50 МВт в дата-центре в городе будущего Неом в Саудовской Аравии 12 мин.
iPhone Duo стал хитом предзаказов: Apple на 44 % увеличила заказы на выпуск складного смартфона 41 мин.
Western Digital увеличила выручку на 55 % и призвала готовиться к сохранению роста цен в последующие четыре квартала 4 ч.
Новая статья: Обзор видеокарты MSI GeForce RTX 5060 Ti 8G VENTUS 2X OC PLUS: норма нового времени 12 ч.
Анонс iPhone Duo помог? Samsung похвасталась подскочившими на 45 % продажами складных Galaxy 12 ч.
Выключить слежение на умном телевизоре ещё не значит прекратить сбор данных — показало исследование 13 ч.
ASUS объявила о готовности поставлять системы на базе NVIDIA HGX Rubin NVL8 13 ч.
Антиматерию впервые поймали в ловушку на месяцы — это шанс разгадать одну из главных загадок Вселенной 14 ч.
Apple пометит приложения, которые умеют нормально работать на складном iPhone, — потому что многие пока не умеют 16 ч.
Конец эпохи: Sony закончила продажи своего последнего видеоплеера Blu-ray в Японии 17 ч.