No desenvolvimento atual da inteligência artificial (IA), a velocidade de transferência de dados tornou-se um importante gargalo que limita seu progresso. Para superar essa barreira, uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Michigan (U-M) está desenvolvendo um novo sistema de conexão de chips que usa ondas de luz em vez de cabos tradicionais para transferir dados. Essa inovação promete resolver o problema da "parede da memória" que limita a velocidade de computação e impulsionar o crescimento de modelos de IA.
O projeto recebeu US$ 2 milhões em financiamento do programa Future Semiconductors da National Science Foundation, e conta com a participação da Universidade de Washington, da Universidade da Pensilvânia, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, e quatro parceiros da indústria: Google, Hewlett Packard Enterprise, Microsoft e Nvidia. Embora a velocidade de processamento de dados tenha aumentado 60.000 vezes nos últimos 20 anos, a velocidade de transferência de dados entre a memória do computador e o processador aumentou apenas 30 vezes. Essa proporção desproporcional torna a transferência de dados o maior obstáculo para a expansão dos modelos de IA.
O pesquisador principal, professor de Engenharia Elétrica e de Computação da U-M, Di Liang, disse: "Nossa tecnologia pode manter o ritmo do aumento da computação de alto desempenho e do fluxo crescente de dados. Com a conexão óptica, esperamos atingir velocidades de transferência de dados de dezenas de terabits por segundo, mais de 100 vezes mais rápido do que as conexões elétricas atuais."
Atualmente, a transferência de dados entre vários chips de memória e processador depende de conexões metálicas, que têm sérias limitações de velocidade e largura de banda. À medida que os modelos de IA crescem, o padrão atual de conexão com fios rígidos já não é suficiente. O novo design da equipe de pesquisa utilizará as propriedades de transmissão da luz para transferir dados entre os chips através de canais chamados guias de onda ópticos, aumentando enormemente a eficiência da transferência de dados.
Outro destaque da nova tecnologia é sua capacidade de reconfiguração. Os pesquisadores planejam usar materiais de mudança de fase especiais que alteram seu índice de refração quando estimulados por laser ou tensão, permitindo o ajuste flexível do caminho da luz. Como disse o colaborador do projeto, professor Liang Feng da Universidade da Pensilvânia: "É como abrir e fechar estradas. Se uma empresa usar essa tecnologia para produzir chips, ela poderá reescrever as conexões de diferentes lotes de chips e servidores sem alterar o layout de outros componentes."
Além disso, a equipe de pesquisa desenvolverá um software de controle de tráfego para monitorar em tempo real quais chips precisam se comunicar, permitindo o ajuste imediato das conexões. Essa forma flexível de conexão não apenas melhora a eficiência do processamento de dados, mas também permite ajustes dinâmicos de acordo com as necessidades de diferentes modelos de IA.
O projeto também oferecerá aos alunos da U-M oportunidades de colaboração com a indústria, permitindo que eles adquiram experiência prática valiosa em um campo tecnológico em rápida evolução. O professor Liang disse: "A colaboração com a indústria permite que os alunos compreendam melhor os aspectos modernos..."