Inżynierowie MIT zamieniają ciepło odpadowe w moc obliczeniową dzięki nowym strukturom krzemowym

Inżynierowie z MIT przekształcili powszechną elektroniczną uciążliwość - ciepło odpadowe - w źródło obliczeniowe. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Physical Review Applied, naukowcy ujawnili mikroskopijne struktury krzemowe zdolne do wykonywania obliczeń matematycznych przy użyciu ciepła zamiast energii elektrycznej.

Zespół badawczy, składający się ze studenta Caio Silvy i naukowca Giuseppe Romano, wykorzystał technikę zwaną odwrotnym projektowaniem do stworzenia tych struktur. Wprowadzając pożądaną funkcjonalność do systemu oprogramowania, algorytmy wygenerowały złożone, wypełnione porami geometrie krzemowe mniej więcej wielkości cząsteczki kurzu. Struktury te kierują przepływem ciepła w celu wykonania mnożenia wektorów macierzy - podstawowej matematyki stojącej za modelami uczenia maszynowego, takimi jak duże modele językowe (LLM) - z ponad 99% dokładnością w symulacjach.

W większości przypadków, gdy wykonują Państwo obliczenia w urządzeniu elektronicznym, ciepło jest produktem odpadowym. Często chcą Państwo pozbyć się jak największej ilości ciepła. Ale tutaj przyjęliśmy odwrotne podejście, wykorzystując ciepło jako formę samej informacji i pokazując, że obliczenia z wykorzystaniem ciepła są możliwe. - Caio Silva, główny autor artykułu.

Aby przezwyciężyć fizyczne ograniczenie, że ciepło przepływa tylko od gorącego do zimnego, zespół podzielił matryce docelowe na składniki dodatnie i ujemne, przetwarzając je przez oddzielne struktury. Dostosowali również grubość krzemu, aby precyzyjniej kontrolować przewodzenie ciepła.

Podczas gdy technologia ta napotyka przeszkody związane z przepustowością i skalowaniem w przypadku złożonych zadań głębokiego uczenia się, ma ona natychmiastowy potencjał w zarządzaniu ciepłem. Struktury te mogłyby autonomicznie wykrywać przegrzanie lub gradienty temperatury w elektronice bez konieczności stosowania zewnętrznego zasilania lub czujników cyfrowych. Zespół dąży teraz do opracowania programowalnych struktur zdolnych do wykonywania operacji sekwencyjnych.