Wetenschappers van de Universiteit van Osaka hebben een nieuw computerapparaat gebouwd op basis van veldprogrammeerbare poortarrays (FPGA) die door de gebruiker kunnen worden aangepast voor maximale efficiëntie in kunstmatige-intelligentietoepassingen. Vergeleken met de momenteel gebruikte herbedrade hardware, het systeem verhoogt de circuitdichtheid met een factor 12. Ook het zal naar verwachting het energieverbruik met 80% verminderen. Deze vooruitgang kan leiden tot flexibele kunstmatige intelligentie (AI)-oplossingen die betere prestaties leveren en veel minder elektriciteit verbruiken.

AI wordt een onderdeel van het dagelijks leven voor bijna alle consumenten. Ridesharing smartphone-apps zoals Uber, De spamfilters van Gmail, en smarthome-apparaten zoals Siri en Nest vertrouwen allemaal op AI. Echter, het implementeren van deze algoritmen vereist vaak een grote hoeveelheid rekenkracht, wat hoge elektriciteitsrekeningen betekent, evenals grote koolstofvoetafdrukken. Systemen die opnieuw kunnen worden bedraad om het computercircuit voor elke taak te optimaliseren, zoals het menselijk brein, zouden een sterk verbeterde energie-efficiëntie opleveren.

Normaal gesproken, we denken aan hardware, die de fysieke logische poorten en transistors van de processor van een computer omvat, zoals vastgesteld door de fabrikant. Echter, veldprogrammeerbare poortarrays zijn gespecialiseerde logische elementen die door de gebruiker in het veld opnieuw kunnen worden bedraad voor aangepaste logische toepassingen. Het onderzoeksteam gebruikte niet-vluchtige "via-switches" die verbonden blijven totdat de gebruiker besloot ze opnieuw te configureren. Met behulp van nieuwe nanofabricagemethoden, ze waren in staat om 12 keer meer elementen in een rasterachtige "dwarsbalk" -lay-out in te pakken. Door de afstand te verkleinen die elektronische signalen moeten worden gerouteerd, de apparaten hadden uiteindelijk 80% minder stroom nodig.

"Ons systeem op basis van in het veld programmeerbare gate-arrays heeft een zeer snelle ontwerpcyclus. Het kan desgewenst dagelijks worden geherprogrammeerd om de meeste rekenkracht te krijgen voor elke nieuwe AI-toepassing, " zegt eerste auteur Masanori Hashimoto. Het gebruik van via-switches elimineert ook de noodzaak voor het programmeerbare siliciumgebied dat nodig was in eerdere FPGA-apparaten.

"Via-switch FPGA is geschikt als een krachtig implementatieplatform van de nieuwste AI-algoritmen, ", zegt senior auteur Jaehoon Yu.

Het artikel, "Via-switch FPGA:65nm CMOS-implementatie en architectuuruitbreiding voor AI-toepassingen, " werd gepubliceerd in de technische samenvattingen van de IEEE International Solid-State Circuits Conference 2020.