Созданы отказоустойчивые аналоговые вычислительные системы в оперативной памяти

2026-07-14 11:12

Обычные компьютеры обрабатывают и хранят информацию с помощью отдельных компонентов — процессора и блока памяти. Поскольку передача данных с одного компонента на другой может быть энергозатратной, многие инженеры-электронщики пытаются разработать новые устройства, в которых для хранения и обработки информации используется один компонент.

Такие системы, называемые вычислительными системами в оперативной памяти, потенциально могут обрабатывать данные быстрее, чем современные компьютеры, при этом потребляя меньше энергии. Мемристоры — электрические компоненты, способные запоминать количество электрического заряда, прошедшего через них за последнее время, — на сегодняшний день являются наиболее перспективными для реализации вычислений в оперативной памяти.

Мемристоры можно использовать для создания аналоговых компьютеров — устройств, которые представляют и обрабатывают информацию, используя непрерывно изменяющиеся физические параметры, такие как напряжение или сила тока, в отличие от цифровых компьютеров, использующих двоичные значения (0 и 1). Поскольку эти компьютеры зависят от свойств, которые могут различаться в зависимости от устройства, их производительность может варьироваться из-за присущей устройствам стохастичности, производственных дефектов или других факторов, связанных с аппаратным обеспечением.

Исследователи из Гонконгского университета и лаборатории Hewlett Packard представили новый математический подход, который может позволить аналоговым компьютерам на основе мемристоров выполнять точные вычисления даже при наличии этих дефектов. Предложенная ими стратегия, описанная в статье в журнале Nature Electronics, может способствовать разработке нового отказоустойчивого и энергоэффективного аналогового вычислительного оборудования.

Вместо того чтобы пытаться усовершенствовать аналоговое вычислительное оборудование, исследователи разработали подход, призванный адаптировать вычисления к существующему несовершенному оборудованию. Их главная цель состояла в том, чтобы аналоговые компьютеры могли точно вычислять данные, даже если их аппаратное обеспечение и компоненты неисправны.

«Наша ключевая идея заключается в том, чтобы представить матрицу косвенно, говорят ученые — Мы раскладываем целевую матрицу на произведение двух регулируемых подматриц, которые часто бывают меньше исходной. Поскольку такое разложение не единственно, мы можем математически подобрать вариант, который будет работать в обход неисправных устройств, оставляя их на тех значениях, на которых они застряли, при этом общее вычисление будет корректным.»

Математический подход, разработанный этой исследовательской группой, может быть адаптирован для различных аналоговых компьютеров на основе мемристоров и применяться для выполнения различных типов математических операций. Кроме того, он не требует от исследователей переподготовки алгоритмов или доступа к исходным данным, используемым для их обучения.

Концепция безошибочных аналоговых вычислений. Карта неисправностей, полученная с чипа, используется для оптимизации косвенного представления целевой матрицы. Вместо того чтобы отображать матрицу непосредственно на несовершенном оборудовании, метод разбивает ее на две регулируемые подматрицы, которые обходят неисправные устройства, сохраняя при этом корректность вычислений в целом. Источник: CANLab, Университет Гонконга. Адаптировано из статьи Xu et al., Nature Electronics (2026).

«Уровень отказоустойчивости, которого мы достигли, впечатляет, — говорят исследователи — При оценке на основе мемристоров наш метод представлял собой матрицу дискретного преобразования Фурье с косинусным сходством более 99,999 % даже при 39 % неисправных устройств. При таком проценте неисправных устройств традиционный подход с прямым отображением полностью не работает».

В рамках своего исследования ученые протестировали свой подход на прототипе аналоговой системы беспроводной связи. Они обнаружили, что он снижает частоту битовых ошибок в 56 раз, обеспечивая точность, сравнимую с точностью цифровых систем беспроводной связи.

В будущем методы, предложенные этой исследовательской группой, могут быть усовершенствованы и применены в различных аналоговых вычислительных системах. Тем временем Ли и его коллеги пытаются выйти за пределы лабораторных условий и протестировать свой подход на полностью интегрированном масштабируемом аналоговом вычислительном оборудовании.

Источник

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com



		Созданы отказоустойчивые аналоговые вычислительные системы в оперативной памяти
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Городские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ Разработка ИИ Атаки на ИИ ИИ теория Компьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Внедрение ИИ Big data Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Промпты. Генеративные запросы Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Работа разума и сознание Изучение сна Изучение сознания Нейроинтерфейс Психология Работа мозга Работа памяти Работа разума Модель мозга Модель мозга Робототехника, БПЛА Беспилотные автомобили БПЛА Робототехника Трансгуманизм Трансгуманизм Обработка текста Анализ социальных сетей Компьютерная лингвистика Лингвистика Поисковые алгоритмы Теория эволюции Головной мозг Нейронные сети Поведение животных Теория эволюции Дополненная реальность Виртулаьная реальность Дополненная реальность Железо Интернет вещей Квантовый компьютер Нейронные процессоры облачные вычисления Суперкомпьютеры Киберугрозы Кибербезопасность Научный мир Методы исследования Наука и образование Семинары ИТ индустрия ИТ-гиганты Новости ит Разработка ПО Разработка ПО Теория алгоритмов Теория информации Кластеризация Математика Актуальная математика Статистика Теория вероятности Теория информации Теория хаоса Цифровая экономика Технология блокчейн Цифровая экономика Авторизация RSS RSS новости		2026-07-14 11:12 Суперкомпьютеры Обычные компьютеры обрабатывают и хранят информацию с помощью отдельных компонентов — процессора и блока памяти. Поскольку передача данных с одного компонента на другой может быть энергозатратной, многие инженеры-электронщики пытаются разработать новые устройства, в которых для хранения и обработки информации используется один компонент. Такие системы, называемые вычислительными системами в оперативной памяти, потенциально могут обрабатывать данные быстрее, чем современные компьютеры, при этом потребляя меньше энергии. Мемристоры — электрические компоненты, способные запоминать количество электрического заряда, прошедшего через них за последнее время, — на сегодняшний день являются наиболее перспективными для реализации вычислений в оперативной памяти. Мемристоры можно использовать для создания аналоговых компьютеров — устройств, которые представляют и обрабатывают информацию, используя непрерывно изменяющиеся физические параметры, такие как напряжение или сила тока, в отличие от цифровых компьютеров, использующих двоичные значения (0 и 1). Поскольку эти компьютеры зависят от свойств, которые могут различаться в зависимости от устройства, их производительность может варьироваться из-за присущей устройствам стохастичности, производственных дефектов или других факторов, связанных с аппаратным обеспечением. Исследователи из Гонконгского университета и лаборатории Hewlett Packard представили новый математический подход, который может позволить аналоговым компьютерам на основе мемристоров выполнять точные вычисления даже при наличии этих дефектов. Предложенная ими стратегия, описанная в статье в журнале Nature Electronics, может способствовать разработке нового отказоустойчивого и энергоэффективного аналогового вычислительного оборудования. Вместо того чтобы пытаться усовершенствовать аналоговое вычислительное оборудование, исследователи разработали подход, призванный адаптировать вычисления к существующему несовершенному оборудованию. Их главная цель состояла в том, чтобы аналоговые компьютеры могли точно вычислять данные, даже если их аппаратное обеспечение и компоненты неисправны. «Наша ключевая идея заключается в том, чтобы представить матрицу косвенно, говорят ученые — Мы раскладываем целевую матрицу на произведение двух регулируемых подматриц, которые часто бывают меньше исходной. Поскольку такое разложение не единственно, мы можем математически подобрать вариант, который будет работать в обход неисправных устройств, оставляя их на тех значениях, на которых они застряли, при этом общее вычисление будет корректным.» Математический подход, разработанный этой исследовательской группой, может быть адаптирован для различных аналоговых компьютеров на основе мемристоров и применяться для выполнения различных типов математических операций. Кроме того, он не требует от исследователей переподготовки алгоритмов или доступа к исходным данным, используемым для их обучения. Концепция безошибочных аналоговых вычислений. Карта неисправностей, полученная с чипа, используется для оптимизации косвенного представления целевой матрицы. Вместо того чтобы отображать матрицу непосредственно на несовершенном оборудовании, метод разбивает ее на две регулируемые подматрицы, которые обходят неисправные устройства, сохраняя при этом корректность вычислений в целом. Источник: CANLab, Университет Гонконга. Адаптировано из статьи Xu et al., Nature Electronics (2026). «Уровень отказоустойчивости, которого мы достигли, впечатляет, — говорят исследователи — При оценке на основе мемристоров наш метод представлял собой матрицу дискретного преобразования Фурье с косинусным сходством более 99,999 % даже при 39 % неисправных устройств. При таком проценте неисправных устройств традиционный подход с прямым отображением полностью не работает». В рамках своего исследования ученые протестировали свой подход на прототипе аналоговой системы беспроводной связи. Они обнаружили, что он снижает частоту битовых ошибок в 56 раз, обеспечивая точность, сравнимую с точностью цифровых систем беспроводной связи. В будущем методы, предложенные этой исследовательской группой, могут быть усовершенствованы и применены в различных аналоговых вычислительных системах. Тем временем Ли и его коллеги пытаются выйти за пределы лабораторных условий и протестировать свой подход на полностью интегрированном масштабируемом аналоговом вычислительном оборудовании. Источник Телеграм: t.me/ainewsline Источник: vk.com Комментарии:

Созданы отказоустойчивые аналоговые вычислительные системы в оперативной памяти

Комментарии: