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AI计算的快捷方式:内存计算克服数据传输瓶颈

2025-04-25 15:56:03 英文原文

作者:by Pohang University of Science and Technology

"Electron, go straight ahead!" a shortcut to AI computation discovered
使用电化学内存设备(ECRAM)安排在交叉阵列结构中的内存计算的示意图表示,模仿了大脑过程信息中突触的方式。当将电压应用于设备上时,离子在通道内移动,可以同时进行计算和数据存储。这项研究揭示了离子和电子在应用电压下的行为如何,从而揭示了设备的内部操作动力学。信用:Postech

随着人工智能(AI)的继续发展,Postech(Pohang科学技术大学)的研究人员已经确定了一个突破,可以使AI技术更快,更有效。

Postech材料科学与工程和半导体工程部门的Seyoung Kim教授和Hyunjeong Kwak博士与IBM T.J.的Oki Gunawan博士合作。沃森研究中心(Watson Research Center)已成为第一个发现电化学随机访问记忆(ECRAM)的隐藏操作机理的人,这是AI的有前途的下一代技术。他们的研究是出版在日记中自然通讯

随着AI技术的推进,数据处理需求成倍增加。但是,当前的计算系统将数据存储(内存)与数据处理(处理器)(处理器)分开,从而带来了很大的时间和由于这些单元之间的数据传输。为了解决这个问题,研究人员开发了内存计算的概念。

内存计算可以直接在内存中进行计算,消除数据移动并实现更快,更有效的操作。ECRAM是实施此概念的关键技术。ECRAM设备使用离子运动存储和处理信息,从而允许连续模拟类型数据存储。但是,了解他们的高抗性氧化物材料仍然具有挑战性,严重阻碍了商业化。

为了解决这个问题,研究团队使用氧化钨开发了一个多末端结构化的ECRAM设备,并应用了平行的偶极线霍尔系统,从而可以观察到从超低温度(-223°C,50K)的内部电子动力学观察到内部电子动力学(300K)。他们首次观察到ECRAM内部的氧气空位会产生浅供体状态(〜0.1 eV),有效地形成了电子自由移动的快捷方式。

ECRAM固有地创造了促进电子传输的环境,而不是简单地增加电子数量。至关重要的是,即使在极低的温度下,这种机制也保持稳定,这表明了ECRAM设备的稳健性和耐用性。

Postech的Seyoung Kim教授强调:“这项研究很重要,因为它在实验上阐明了ECRAM在各种温度上的开关机制。商业化该技术可能会导致AI性能更快,并在智能手机,平板电脑和笔记本电脑等设备中延长电池寿命。”

更多信息:Hyunjeong Kwak等人,使用可变温度厅测量的ECRAM切换机制,以加速AI计算,自然通讯(2025)。doi:10.1038/s41467-025-58004-0

引用:AI计算的快捷方式:内存计算克服数据传输瓶颈(2025年4月25日)检索2025年4月26日来自https://techxplore.com/news/2025-04-shortcut-ai-memory-bottlenecks.html

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摘要

Postech的研究人员发现了电化学随机存储器(ECRAM)的工作机制,这是一种有前途的内存计算技术,可以显着提高AI性能和效率。通过使用氧化钨开发多末端ECRAM设备,他们观察到内部电子动力学在各种温度上,阐明了开关机制并证明了其稳定性和耐用性。这一突破可能会导致更快的AI计算并在电子设备中延长电池寿命。该研究发表在《自然传播》中。