Калифорнийский стартап Cerebras Systems представил Wafer Scale Engine – самый большой компьютерный чип в мире. В рамках ежегодной конференции Hot Chips 31 в Стэнфордском университете представители компании рассказали, что их чип предназначен для обеспечения деятельности искусственного интеллекта.
Команда Cerebras Systems занимается разработкой компьютерной архитектуры для искусственного интеллекта. Представители компании утверждают, что чип Wafer Scale Engine – идеальный вариант для обработки данных, необходимых для машинного обучения. С годами развития индустрии компьютерные чипы постоянно становятся меньше. Как правило, производители распиливают кремниевые пластины на отдельные процессоры, а Cerebras Wafer Scale Engine представляет собой цельную пластину размером чуть больше стандартного iPad – 215 x 215 миллиметров. Общая площадь чипа составляет 46225 мм2 – это в 56 раз больше самого крупного из существующих чипов.
Обычно для работы с искусственным интеллектом разработчики отдают предпочтение графическим процессорным устройствам, так как они имеют более высокую вычислительную мощность за счёт большего количества ядер. Особенности архитектуры ГПУ заключаются в том, что подобные устройства исторически рассчитаны на выполнение множества параллельных вычислений, в то время как архитектура ЦПУ предполагает последовательную обработку данных. Для работы алгоритмов распознавания речи, генерирования изображений и т. п., как правило, используют ГПУ с тысячами ядер. Например, графический процессор GeForce Tesla V100 содержит 5376 ядер.
Чип Cerebras Wafer Scale Engine состоит из 400 тысяч ядер, соединённых высокоскоростными коммутаторами. Кроме того, этот суперпроцессор имеет 1,2 триллиона транзисторов, построенных на базе 16-нм техпроцесса, и содержит 18 ГБ локальной памяти SRAM. Во время презентации на конференции Hot Chips 31 сотрудники компании заявили, что их чип предназначен для решения сложных задач машинного обучения и искусственного интеллекта, а его габариты позволят значительно сократить время, необходимое для обработки данных. Основатель и главный исполнительный директор Cerebras Systems Эндрю Фельдман верит, что их суперпроцессор поможет человечеству преодолеть все технические сложности, связанные с ограничением в виде размера чипа, и совершить прорыв в индустрии искусственного интеллекта благодаря уменьшению времени, затраченному на обучение и тренировку программ.
Кроме того, в Cerebras Systems утверждают, что их процессор потребляет значительно меньше энергии в сравнении с различными комбинациями чипов, нужными для решения того же объёма заданий. Это возможно благодаря тому, что использование цельной кремниевой пластины устраняет необходимость во внешних кабелях, которые соединяют между собой серверные процессоры.
Не все представители индустрии однозначно согласны с тем, что эксплуатация единого суперчипа выгоднее, чем использование кластера более миниатюрных процессоров. В частности, Ян Катресс – главный редактор сайта AnandTech – считает, что такой вариант развития технологий сопряжён с рядом недостатков. Достоинство меньших чипов во многом заключается в лёгкости их обслуживания: во-первых, они достаточно энергоэффективны, а во-вторых, пользователю проще контролировать их температуру. При работе с настолько большими процессорами, как Cerebras Wafer Scale Engine, пользователям необходимы более сложные и совершенные системы для контроля их деятельности, питания и охлаждения. Во избежание механического повреждения чипа от высоких температур его разработчики поместили кремниевую пластину в своеобразный бутерброд из охлаждающего листа сверху и промежуточного защитного слоя между кремнием и печатной платой. Поскольку процессор невозможно эффективно охладить потоком воздуха, для отвода тепла необходимо использовать систему водяного охлаждения.
Несмотря на некоторые технические сложности, чип Wafer Scale Engine имеет недюжинный потенциал с точки зрения применения в индустрии. Прогресс в сфере искусственного интеллекта наступает семимильными шагами, потому не исключено, что возможности огромного чипа пригодятся в её дальнейшем развитии.