Процессоры отжига разработаны специально для решения задач комбинаторной оптимизации, где задача состоит в том, чтобы найти лучшее решение из конечного набора возможностей.
При использовании КМОП-ИС необходимо, чтобы компоненты процессоров отжига были полностью «связаны». Однако сложность этой связи напрямую влияет на масштабируемость процессоров.
Исследователи из Токийского научного университета под руководством профессора Такаюки Кавахары разработали и успешно протестировали масштабируемый, полностью связанный процессор отжига, включающий 4096 вращений на одной плате с 36 CMOS-чипами.
По словам профессора Кавахары, «Мы хотим добиться расширенной обработки информации непосредственно на периферии, а не в облаке, или выполнять предварительную обработку на периферии для облака. Используя уникальную архитектуру обработки, анонсированную Токийским научным университетом в 2020 году, мы реализовали полностью связанную БИС на одном кристалле с использованием 28-нм КМОП. technology. Кроме того, мы разработали масштабируемый метод с использованием параллельно работающих микросхем и продемонстрировали его осуществимость с использованием FPGA в 2022 году».
Процессор включает в себя две разные технологии, разработанные в Токийском научном университете. Сюда входит «метод прядильной нити», который обеспечивает 8 параллельных поисков решения, в сочетании с методом, который снижает требования к чипам примерно вдвое по сравнению с традиционными методами. Его энергопотребление также скромное: он работает на частоте 10 МГц и потребляет мощность 2.9 Вт (1.3 Вт для основной части). Это было практически подтверждено с помощью задачи вершинного покрытия с 4096 вершинами.
По соотношению мощности и производительности процессор превзошел моделирование полностью связанной системы Ising на ПК (i7, 3.6 ГГц) с использованием эмуляции отжига в 2,306 раз. Кроме того, он превзошел основной процессор и арифметический чип в 2,186 раз.
Успешная машинная проверка этого процессора предполагает возможность увеличения мощности.
4096 бесплатных спинов
«В будущем мы будем развивать эту технологию для совместных исследований, направленных на создание системы LSI с вычислительной мощностью квантового компьютера уровня 2050 года для решения задач комбинаторной оптимизации», — говорит Кавахара, — «цель состоит в том, чтобы достичь этого без необходимости для кондиционирования воздуха, крупного оборудования или облачной инфраструктуры, используя ток полупроводник процессы. В частности, мы хотели бы достичь 2 миллионов (миллионов) вращений к 2030 году и изучить возможности создания новых цифровых отраслей с использованием этого».
Смотрите также: Используйте дроны и искусственный интеллект для получения более прибыльной брюссельской капусты.