明尼苏达大学团队研发筹算随机存取存储器CRAM，明显消重AI惩罚能耗；斯坦福大学策画微型钛蓝宝石激光器，合用于量子筹算、神经科学及微型手术规模。
克日，《nature》杂志更新了两则最新研讨，明尼苏达大学团队研讨出筹算随机存取存储器CRAM，可能极大地削减人工智能（AI）惩罚所需的能量消磨；斯坦福大学的研讨职员则正在芯片上策画开辟出一台微型的钛蓝宝石 (Ti:Sa) 激光器，可用于将来的量子筹算机、神经科学等规模。
据悉，这项本事由明尼苏达大学双城分校的一组工程研讨职员开辟，该校电气与筹算机工程系博士后研讨员、论文第一作家杨吕默示，这项使命是 CRAM 的初度试验演示，此中数据可能统统正在存储器阵列内惩罚，而无需摆脱筹算机存储音信的网格。
邦际能源署（IEA）于2024年3月揭橥了环球能源利用预测，预测人工智能的能源消磨也许会从2022年的460太瓦时（TWh）扩展一倍至2026年的1,000 TWh。这大致相当于日本全盘邦度的电力消磨。
目前，跟着人工智能操纵需求的继续延长，很众研讨职员无间正在寻找设施来创筑更节能的流程，同时保留高职能和低本钱。普通机械或人工智能流程正在逻辑和内存之间传输数据会消磨豪爽的电力和能源。
据悉，这项研讨仍然实行了二十众年，其最早可能追溯到电气与筹算机工程系教学王筑平允在利用MTJ（磁地道结）纳米筑筑实行筹算方面的开创性使命。“咱们20年前直接利用存储单位实行筹算的最初念法被以为是猖狂的”，该论文的资深作家、明尼苏达大学电气与筹算机工程系卓越 McKnight 教学兼 Robert F. Hartmann主席王筑平 (Jian-Ping Wang) 默示。
MTJ器件是一种纳米组织器件，这是一种操纵磁性原料竣工存储的新兴本事。正在王筑平的专利 MTJ研讨的根本上，这个团队开辟出了磁性RAM (MRAM)，目前这种本事已用于智能腕外和其他嵌入式编制。正在CRAM中，MTJ不光仅用于存储数据，还被用来履行筹算做事。通过切确担任MTJ的状况，可能竣工诸如AND、OR、NAND、NOR和众半逻辑运算等基础逻辑操作。
CRAM本事采用了高密度、可重构的自旋电子（spintronic）筹算基底，直接嵌入到内存单位中。与三星的PIM本事比拟，CRAM本事使数据无需摆脱内存即可实行惩罚，消逝了数据正在内存单位与惩罚单位之间的长隔绝传输。CRAM通过消逝数据正在内存和惩罚单位之间的搬动，明显消重了能耗。其余，因为CRAM的筹算直接爆发正在内存中，它还供给了更好的随机访候才具、可重构性以及大界限并行惩罚才具。
CRAM 架构竣工了真正的正在内存中实行筹算，冲破了古板冯·诺依曼架构入网算与内存之间的瓶颈——冯·诺依曼架构是一种存储秩序筹算机的外面策画，是险些悉数新颖筹算机的根本。
CRAM本事揭示了浩大的潜力，更加是正在机械进修、生物音信学、图像惩罚、信号惩罚、神经收集和周围筹算等规模。比方，一项基于CRAM的机械进修推理加快器的研讨讲明，它正在能量延迟乘积方面的职能比现有本事普及了大约1000倍。其余，CRAM正在履行MNIST手写数字分类做事时，能耗和光阴诀别消重了2500倍和1700倍。
当下CRAM本事揭示出浩大的潜力，但其真正筹算才具的控制正在于接续CRAM数组内部。任何需求逾越差异CRAM数组的数据访候和筹算都邑扩展卓殊的数据搬动开销。将来，研讨职员仍需应对可扩展性、筑设和与现有硅片集成方面的挑拨。他们已布置与半导体行业头领者实行演示合营，以助助将CRAM形成贸易实际。
克日，斯坦福大学的研讨职员正在芯片上策画开辟出一台微型的钛蓝宝石 (Ti:Sa) 激光器，相干研讨已于6月26日更新正在《nature》杂志上。原型机的体积仅为古板古板钛宝石激光器的万分之一，而出产本钱也仅有正本的千分之一。总体而言，新筑筑同时办理了体积大、价钱上等挑拨，况且正在界限效用方面也具有上风。
目前古板激光器本钱高达10万美元。但科学家以为，采用杂志上提及的最新设施，每台激光器的本钱也许会降至100美元。他们还声称，将来可能正在一块四英寸晶圆上装置数千台激光器，而每台激光器的本钱将降至最低。这些小型激光器可用于将来的量子筹算机、神经科学，乃至微观手术。
试验性激光依赖于两个枢纽流程。最初，他们将蓝宝石晶体研磨成厚度仅为几百纳米的一层。然后，他们创制出一个由细微脊线构成的旋涡，并用绿色激光笔照耀此中。跟着旋涡的每次回旋，激光的强度都邑扩展。“最棘手的一面之一是平台的出产，”这项研讨的合伙第一作家、斯坦福大学博士生Joshua Yang告诉《生存科学》。“蓝宝石是一种特别坚硬的原料。当你研磨它时，它屡屡不心爱它，它会割裂，或者损坏你用来研磨的东西。”
该学术团队对这项本事相当看好，首要由来正在于这台最新激光器可能调理到差异的波长；完全来说，从 700 到 1,000 纳米，或从红光到红外光。杨教学以固态量子比特为例，指出这关于原子研讨职员来说至闭紧急。“这些原子编制需求差异的能量（本事从一种状况过渡到另一种状况），”他说。“要是你进货的激光器增益带宽较小，而另一种过渡逾越了该带宽，那么你就务必进货另一种激光器来办理该题目。”
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