这种新设备可能是解决人工智能能源效率问题的关键

明尼苏达大学双城分校的研究人员发明了一种设备，他们称该设备可以将 AI 功耗降低至少 1000 倍。

通常，机器学习或人工智能过程在逻辑（系统内处理信息）和内存（存储数据）之间传输数据。

研究人员表示，这种运输消耗大量能源，需要大量资源。

但新设备将数据永久保存在所谓的计算随机存取存储器（CRAM）中。随机存取算术存储器直接在存储单元内执行计算，更有效地使用阵列结构，并且消除了缓慢、耗电的数据传输的需要。

“作为一种高能效的数字计算基板，可定制的随机存取存储器（CRAM）非常灵活，因为计算可以在存储器阵列中的任何位置执行，”该论文的合著者、该系副教授 Olya Karbozhko 说。电气和计算机工程。“我们可以重新配置可定制的 RAM (CRAM)，以更好地满足各种 AI 算法的性能需求。”

“它比当今人工智能系统的传统构建模块更加节能。”

研究人员指出，基于 CRAM 的机器学习推理加速器的测试显示，与传统方法相比，性能提高了约 1,000 倍，其他示例实现了 2,500 倍和 1,700 倍的节能。

这项工作将团队之前的研究扩展到磁性隧道结（MTJ）、用于增强硬盘驱动器、传感器和其他微电子系统（包括磁性随机存取存储器（MRAM））的纳米结构器件。

最高效的短期随机存取存储器 (RAM) 器件使用四个或五个晶体管来编码 1 或 0，但单个 MTJ（陀螺电子器件）可以使用一小部分功率以更高的速度执行相同的功能。该团队表示，速度快，并且能够抵抗恶劣的环境。

该研究的主要作者、麦克奈特大学的杰出教授王建平表示：“20 年前，我们最初的将存储单元直接用于计算的想法被认为是疯狂的。”

研究人员正在研究多项专利，并计划与半导体行业领导者合作提供大规模演示。

今年早些时候，国际能源署发布的全球能源使用预测表明，人工智能的能源消耗可能会翻一番，从 2022 年的 460 太瓦时增加到 2026 年的 1,000 太瓦时，大致相当于日本的用电量。

上周，世界经济论坛警告称，生成式人工智能系统实际上可能比特定任务软件多使用约 33 倍的能量来完成任务。

其他工程师也致力于降低 AI 的功耗，Nvidia 声称其新的“超级 AI 芯片”在运行生成式 AI 服务时可以将性能提高 30 倍，同时功耗降低 25 倍。

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