Gelişen yapay zeka modellerinin veri açlığı, küresel ölçekte daha fazla grafik işlemciye (GPU) ve devasa veri merkezlerine olan ihtiyacı tırmandırırken Çinli bilim insanları bu kısır döngüyü kıracak radikal bir teknoloji geliştirdi. Pekin Üniversitesi'nden araştırmacıların imza attığı yeni çalışma, standart elektronik çipleri özel algoritmalarla optik olarak birbirine bağlayan bir ara bağlantı sistemi sunuyor. National Science Review dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, bu yeni mimari yapay zeka dağıtık çıkarım hızlarını 100 katın üzerinde artırırken, ihtiyaç duyulan hesaplama kaynaklarını ise şaşırtıcı bir şekilde dokuzda bire indiriyor. Geleneksel yöntemlerin aksine gücü çiplerin sayısını artırmakta değil, onları akıllıca birbirine bağlamakta arayan bu sistem, veri merkezlerinin sürdürülemez enerji tüketim sorununa da alternatif bir çözüm sunuyor.
'LEGO' GİBİ BİRLEŞEN DONANIM MİMARİSİ VE LAZER HIZI
Projenin temel yapı taşlarını, füze güdüm sistemlerinden otonom sürüşe kadar yüksek paralel işlem gücü gerektiren alanlarda yaygın olarak kullanılan programlanabilir FPGA çipleri oluşturuyor. Araştırma ekibi, bu çipleri birer "Lego" parçası gibi yan yana getirerek iki özel iletişim donanımıyla birbirine bağladı. Bu bağlantıların ilk ayağını, elektrik sinyallerini ışığa ve ışığı tekrar elektriğe dönüştüren saniyede 400 gigabit hızındaki silikon fotonik alıcı-verici çip oluşturuyor.
İkinci kritik bileşen ise 16 giriş ve 16 çıkış portu arasında isteğe bağlı bağlantılar kurabilen, veri iletimi sırasında adeta bir yönlendirici görevi üstlenen 16x16'lık bir optik anahtarlama çipi olarak öne çıkıyor. Beş FPGA çipinin paralel olarak bağlandığı sistem, özel bir veri setindeki görüntü paraziti giderme görevinde test edildi ve her biri 32.768 bit olan 1.000 görüntüyü sadece 105,16 mikrosaniyede işleyerek büyük bir performans sergiledi.
GELENEKSEL GPU'LARIN HAFIZA DUVARI IŞIKLA AŞILIYOR
Aynı görüntü temizleme görevi, 16,96 teraflops işlem kapasitesine sahip ticari bir GPU üzerinde çalıştırıldığında işlem 15,6 milisaniye sürdü. Bu sonuç, optik ara bağlantılı FPGA sisteminin ticari GPU'dan yaklaşık 150 kat daha hızlı olduğunu ortaya koydu. Üstelik bu performansı sergileyen beşli FPGA sisteminin toplam teorik işlem gücü yalnızca 1,969 teraflops, yani kıyaslanan GPU kaynaklarının dokuzda birinden daha az düzeydeydi. Bu muazzam verimlilik farkı, optik iletişimin doğasından kaynaklanıyor; geçiş çipindeki toplam sinyal kaybı 5 desibelin altında kaldığı için dışarıdan bir optik kazanç takviyesine ihtiyaç duyulmadan hatasız veri aktarımı sağlanabiliyor.
Daha da önemlisi, geleneksel GPU tabanlı yapay zeka işlemlerinde katmanlar arasında üretilen ara sonuçların sürekli hafızaya kaydedilip geri çağrılması gerekirken, optik bilgi işlemde sonuçlar bir sonraki katmana adeta bir montaj hattı gibi doğrudan akıyor. Hafıza birimini tamamen devre dışı bırakan bu yöntem, çiplerin hiçbir zaman boşta kalmamasını sağlayarak uç bilişim ve veri merkezlerinde gecikme süresini minimuma indiriyor.
