Microsoft optik bilgisayarında çığır: hız ve enerji verimliliğinde 100 katı aşkın iyileşme

Microsoft Araştırma Enstitüsü, Cambridge laboratuvarında bir akıllı telefon kamerası, Micro LED ve lenslerle bir analog optik bilgisayar (AOC) monte etti. Bu basit görünen cihaz, sabit nokta arama mekanizması sayesinde geleneksel GPU’lara kıyasla 100 kat daha hızlı ve 100 kat daha verimli enerji kullanımıyla çığır açan bir performans sergiledi. “Sadece bu yönüyle donanım alanında neredeyse eşi benzeri görülmemiş bir şey,” diye değerlendirdi araştırmacı Jannes Gladrow.

AOC’un temel yeniliği çalışma biçimindedir. Optik ve analog elektronik devreleri bir döngüsel devrede birleştirir: optik bölüm matris-vektör çarpımını gerçekleştirir, elektronik bölüm doğrusal olmayan işlemleri yapar. Her döngü yaklaşık 20 nanosaniye sürer ve sürekli yineleme yoluyla sonunda problemin cevabına yakınsar. Bu yöntem, yüksek maliyetli sayısal-analog dönüşümlerden kaçınırken doğal bir gürültüye karşı dayanıklılık avantajına sahiptir.

Finans alanında, AOC, “delivery versus payment” (货银对付) uzlaşı sorununu çözmek için Barclays ile iş birliği yaparak yalnızca 7 yineleme ile optimal çözümü buldu. Sağlık alanında ise beyin MRI görüntülerini başarıyla yeniden yapılandırdı ve gelecekte tarama süresini 30 dakikadan 5 dakikaya indirebilir. “Eğer gerçekten tam ölçekli şekilde gerçekleştirilirse, sonuçları hayal edilemez olur” diye araştırmaya katılan Michael Hansen belirtti.

Daha da heyecan verici olan, AOC’nin yapay zeka alanında büyük bir potansiyel göstermesi. Özellikle tekrarlayan yineleme gerektiren dengeleyici modeller için uygundur ve MNIST sınıflandırma gibi görevlerde mükemmel performans sergiler. Araştırmacılar, olgun bir AOC sürümünün enerji verimliliğinin 500 TOPS/W seviyesine ulaşabileceğini tahmin ediyor; bu, mevcut GPU’lerin 4.5 TOPS/W değerini çok aşar. Bu, gelecekte büyük modellerin çıkarımının yüksek enerji tüketimli GPU’lere artık bağlı olmayabileceği anlamına geliyor.

Bu disiplinlerarası ekip tarafından gerçekleştirilen araştırma, hesaplama gücünün gelişimi için yeni yollar açtı. Şu anda AOC prototip aşamasında olsa da, modüler tasarımı gelecekte milyarlarca ağırlık ölçeğine genişlemeyi destekliyor. Microsoft CEO’su Nadella’nın dediği gibi, bu “daha yüksek verimlilikle karmaşık gerçek sorunları çözmenin yeni bir yolu”. Yarım yüzyıldır sessiz kalan optik hesaplama kavramı, hesaplama düzenini değiştirme potansiyelini göstermeye başladı.