IBM presenta NorthPole: un prototipo de chip de IA con eficiencia energética

por Infoblock

En el mundo contemporáneo impulsado por los datos, la cantidad de datos procesados ​​y transmitidos globalmente todos los días es asombrosa. Sin embargo, los requisitos energéticos para tales procesos son importantes, lo que impulsa la necesidad de dispositivos energéticamente eficientes. Recientemente, investigadores dirigidos por Dharmendra S. Modha han desarrollado una arquitectura de chip, denominada NorthPole, inspirada en funcionalidades neuronales, que muestra un rendimiento, eficiencia energética y eficiencia de área superiores en comparación con las arquitecturas existentes. Esta revelación se publicó en la revista Science el 19 de octubre de 2023, lo que marca un paso significativo hacia un hardware computacional más eficiente.

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Polo Norte: uniendo memoria y computación

Tradicionalmente, la informática se ha centrado en el procesador, manteniendo una distinción entre memoria y computación. La arquitectura NorthPole intenta borrar este límite eliminando la memoria fuera del chip, fusionando la computación con la memoria en el chip, presentándose así externamente como un chip de memoria activa. A diferencia de sus predecesores, este sistema puramente digital facilita la personalización de la precisión de los bits según las necesidades, optimizando el consumo de energía. NorthPole encarna una arquitectura informática espacial, de baja precisión, masivamente paralela, densamente interconectada y energéticamente eficiente, acompañada de un modelo de programación de alta utilización.

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Logros de referencia

En las pruebas comparativas con la red de clasificación de imágenes ResNet50, NorthPole demostró una mejora de 25 veces en la métrica de energía de fotogramas por segundo (FPS) por vatio, una mejora de cinco veces en la métrica espacial de FPS por transistor y una reducción de 22 veces. en la métrica de tiempo de latencia en comparación con una unidad de procesamiento de gráficos (GPU) comparable que utiliza un proceso de tecnología de 12 nanómetros. Se observaron resultados similares con la red de detección Yolo-v4, lo que subraya la eficiencia superior de NorthPole incluso cuando se compara con arquitecturas que emplean procesos tecnológicos más avanzados.

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Abordar el cuello de botella de von Neumann

El duradero “cuello de botella de von Neumann”, un obstáculo que impide los avances en el procesamiento de IA, surge de las velocidades dispares entre las capacidades de procesamiento y la memoria necesaria para tales operaciones en los chips de IA existentes. El diseño de NorthPole evita eficazmente este cuello de botella al integrar el componente de memoria directamente en el chip del procesador, una característica destacada como un paso crítico para facilitar operaciones robustas de redes neuronales localmente en los dispositivos.

Aplicaciones potenciales y esfuerzos futuros

El prototipo del Polo Norte, elaborado en el laboratorio de IBM en Alamaden, California, presagia un nuevo camino, que se aleja de la arquitectura convencional de von Neumann, tal como lo expresó Dharmendra Modha, el arquitecto principal del Polo Norte. Con su destreza demostrada en puntos de referencia estándar, NorthPole es prometedor para una gran cantidad de aplicaciones que incluyen cirugía autónoma, operación de vehículos autónomos y diversas tareas relacionadas con la robótica. IBM Research ya ha iniciado el trabajo en el próximo chip que emplea el diseño del Polo Norte, un proyecto que se espera que se desarrolle en los años siguientes.

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