Las herramientas de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático han demostrado ser muy efectivas para abordar diversas tareas que implican analizar datos y hacer predicciones precisas.A pesar de sus ventajas, estas herramientas tienen importantes demandas computacionales y, cuando se ejecutan en unidades de procesamiento existentes, pueden consumir mucha energía.

Investigadores de la Universidad de Pekín y otros institutos de China desarrollaron recientemente una unidad de procesamiento tensorial (TPU) muy prometedora basada en nanotubos de carbono que podría usarse para ejecutar algoritmos de inteligencia artificial de manera más eficiente desde el punto de vista energético.Este chip de procesamiento tensor basado en nanotubos de carbono,presentadoen un papel enElectrónica de la naturaleza, podría ser un avance clave en el camino hacia el desarrollo de chips de próxima generación.

"Desarrollamos con éxito el primer chip procesador tensor (TPU) del mundo basado en nanotubos de carbono", dijo a Tech Xplore Zhiyong Zhang, coautor del artículo."Nos inspiramos en el rápido desarrollo de las aplicaciones de IA y de TPU por parte de Google. Desde ChatGPT hasta Sora, la inteligencia artificial está marcando el comienzo de una nueva revolución, pero la tecnología tradicional de semiconductores basada en silicio es cada vez más incapaz de satisfacer las necesidades de procesamiento de cantidades masivas.de datos. Hemos encontrado una solución ante este desafío global".

En informática, las matrices sistólicas son redes de procesadores que calculan datos rítmicamente y les permiten pasar a través de ellos libremente, de forma similar a como fluye la sangre a través del cuerpo humano.Zhang y sus colegas desarrollaron una nueva arquitectura de matriz sistólica eficiente utilizando transistores de nanotubos de carbono, transistores de efecto de campo (FET) con canales hechos de nanotubos de carbono en lugar de semiconductores convencionales.Sobre la base de esta nueva arquitectura que desarrollaron, crearon el primer TPU del mundo basado en nanotubos de carbono del que se haya informado hasta la fecha.

"El chip se compone de 3.000nanotubo de carbono transistores de efecto de campo", organizados como 3*3 unidades de procesamiento (PE)", explicó Zhang. "Estos 9 PE forman una arquitectura de matriz sistólica, que puede realizar operaciones de convolución de enteros de dos bits y multiplicación de matrices en paralelo".

La arquitectura estrechamente acoplada introducida por Zhang y sus colegas respalda el flujo de datos de entrada sistólicos.Este flujo de datos a través de la arquitectura reduce las operaciones de lectura y escritura de los componentes de la memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), lo que se traduce en importantes ahorros de energía.

"Cada PE recibe los datos de sus vecinos aguas arriba (arriba e izquierda), calcula de forma independiente un resultado parcial dentro de sí mismo y lo pasa aguas abajo (derecha y abajo)", dijo Zhang."Cada PE está diseñado para MAC de 2 bits y multiplicación de matrices en enteros con y sin signo. Combinado con el flujo de datos sistólico, el CNT TPU podría acelerar las operaciones de convolución en aplicaciones NN".

La propuesta del equipo.arquitectura del sistemafue cuidadosamente diseñado para acelerar las operaciones tensoriales realizadas porredes neuronales artificiales, cambiando fácilmente entre convoluciones enteras y multiplicaciones de matrices.El chip de procesamiento de tensores que desarrollaron basándose en esta arquitectura podría ser un hito crucial para el desarrollo de nuevos circuitos integrados de alto rendimiento basados ​​en electrónica de baja dimensión.

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