Elektronika kolem nás obvykle spoléhá na nuly a jedničky poháněné elektřinou. Inženýři Massachusetts Institute of Technology (MIT) vyvinuli něco úplně jiného. Tají se z toho dech. Vyrobili mikroskopické porézní křemíkové struktury, zhruba o velikosti zrnek prachu, které fungují jako analogové termální výpočetní systémy. Tyhle věci jsou umístěné v mikroelektronickém systému a provádějí analogové výpočty s využitím nikoliv elektřiny, ale odpadního tepla.
Výpočty teplem vypadají tak, že vstupní data jsou na jedné straně struktury zadávaná jako soubor teplot, k čemuž zařízení využívá odpadní teplo, co je už v zařízení přítomné. Základem výpočtů je proudění a rozložení tepla ve speciálně tvarovaném křemíkovém materiálu. Na opačné straně struktury se čtou výstupy v podobě energie, s pomocí termostatu. Časem by z toho mohly vzniknout energeticky úsporná výpočetní zařízení. Mohli bychom jim říkat třeba tepločítače.
Student MIT Caio Silva a jeho kolegové navrhli křemíkové mikrostruktury tak, že počítají násobení matic vektorem (matrix vector multiplication) s více než 99procentní přesností. Násobení matic je přitom zásadní matematickou technikou, kterou využívají velké jazykové modely a další modely strojového učení ke zpracování informace a tvorbě předpovědí. Z toho je možné odvodit, co je zřejmě stěžejním cílem úsilí Silvova týmu. Úspornější výpočetní technika pro AI.
Silva s kolegy využili při vývoji křemíkových struktur pro analogové výpočty teplem inverzní návrhy (inverse design), moderní postup (nejen) materiálových věd, kdy se nejprve určí požadovaná vlastnost a pak se hledá struktura, která požadovanou vlastnost zajistí, často s pomocí umělé inteligence.
##seznam_reklama##
Technologii bude ještě nutné dotáhnout do konce a překonat řadu překážek, než bude použitelná pro velké jazykové modely. Ale začátek je to podle všeho slibný. Nová technologie by také mohla detekovat zdroje tepla a měřit změny teploty v elektronice, aniž by potřebovala energii. Omezilo by to množství potřebných teplotních senzorů a ušetřilo prostor na čipu.
Jak říká Silva, když v elektronickém zařízení běží výpočty, je teplo obvykle odpadním produktem, kterého se chcete co nejlépe zbavit. S kolegy zvolili opačný přístup, když teplo používají jako nosič informace a provádějí výpočty teplem.
Video: Why the Future of AI & Computers Will Be Analog
Literatura