Как снизить энергопотребление ИИ в 2000 раз?
Содержание
Мемристор для ИИ
В Университете Лафборо (Великобритания) разработали чип, который обрабатывает данные прямо на аппаратном уровне — без обмена информацией между процессором и памятью. По оценкам исследователей, это позволяет сократить энергопотребление систем ИИ до 2000 раз по сравнению с традиционными решениями.
Проблема растущего энергопотребления ИИ давно беспокоит специалистов. Современные нейросети требуют колоссальных ресурсов. Данные постоянно перемещаются между блоками хранения и обработки. Это создаёт «бутылочное горлышко», из‑за которого система выполняет множество избыточных операций.
Новая разработка предлагает радикальный выход из ситуации. Сердце чипа — мемристор, четвёртый фундаментальный элемент микроэлектроники наряду с резистором, конденсатором и катушкой индуктивности. Его ключевая особенность — способность «запоминать» сигналы, которые через него проходили. Сопротивление мемристора зависит от накопленного заряда, поэтому он не просто выполняет команды, а адаптируется к опыту — подобно нейронным связям в мозге. Разработчики использовали нанопористый оксид ниобия для создания тончайших плёнок с мириадами случайных пор. Эти поры формируют множество электрических путей, которые физически имитируют работу скрытого слоя нейросети. В результате чип не нуждается в программной эмуляции нейронов: он перестраивает свою структуру под поступающие данные. Архитектура устройства основана на принципе резервуарных вычислений. В отличие от традиционных систем, где обработка данных зависит от сложного программного кода, здесь за преобразования отвечает сама структура вещества. Входящий сигнал преобразуется в удобную для анализа форму благодаря сложной сети электрических путей — они возникают из‑за хаотичного расположения нанопор в оксиде ниобия. Такой подход особенно эффективен для работы с динамическими данными — сигналами, которые меняются в реальном времени. Например, чип может анализировать пульс с фитнес‑браслета, температуру на метеостанции или вибрацию промышленного оборудования. Традиционные методы требуют постоянных вычислений и передачи данных, что энергозатратно. Новый чип обрабатывает информацию прямо на месте, устраняя лишние операции.
Хаос, цифры и логика
Учёные протестировали устройство на разноплановых задачах, чтобы подтвердить его универсальность. В числе экспериментов — работа с моделью хаоса Лоренца, известной как система с «эффектом бабочки». Чип успешно предсказал краткосрочное поведение хаотического процесса и восстановил пропущенные данные. Кроме того, устройство распознавало пиксельные изображения цифр и выполняло базовые логические операции. Результаты показали: один аппаратный элемент способен решать разные вычислительные задачи — от прогнозирования до классификации. Это открывает перспективы для создания масштабируемых систем, адаптированных под конкретные нужды.
Сейчас разработка существует в виде лабораторного прототипа. До массового производства и внедрения в носимую электронику или промышленные контроллеры пройдут годы. Однако потенциал технологии уже очевиден: она может стать основой для компактных автономных устройств, работающих без подключения к облачным серверам.
Команда планирует масштабировать решение — усложнить структуру нейронных сетей и проверить устойчивость чипа к зашумлённым сигналам из реального мира. Если испытания пройдут успешно, мемристорные чипы появятся в самых разных сферах: от умных часов и медицинских датчиков до систем прогнозирования погоды и мониторинга промышленного оборудования.
Перенос вычислений из программного обеспечения в физические материалы обещает не только снизить энергопотребление, но и сделать ИИ доступнее и мобильнее.
Подготовлено по материалам с сайта: https://www.techinsider.ru/news/news-1731159-sozdany-analogovye-ii-kotorye-rabotayut-2000-raz-ekonomnee-cifrovyh/
10 просмотров · 16.04.2026