Afgelopen maart versloeg het AlphaGo-programma van Google DeepMind een van de de beste meesters ga in de wereld - Lee Sedol. Deze reeks games is een bewijs geworden van waartoe neurale netwerken in staat zijn. En ze vinden toepassing in andere (minder globale) toepassingen, zoals malwaredetectie of het vertalen van tekst in afbeeldingen.
Naar verwachting zal in de nabije toekomst de marktwaarde software het gebruik van deep learning-mogelijkheden zal meer dan $ 1 miljard bedragen. Daarom zijn onderzoekers bezig met het ontwerpen van speciale chips die dergelijke toepassingen aankunnen.
Onder hen vallen Google, Nvidia, Qualcomm en anderen op, maar vandaag willen we het hebben over de ontwikkeling van wetenschappers aan de Universiteit van Michigan - het Michigan-project Micromot- een computer met een inhoud van één kubieke millimeter.
Masayoshi Son, CEO van SoftBank, schat dat er tegen 2035 1 biljoen IoT-gadgets zullen zijn. Echter, in moderne apparaten, bijvoorbeeld camera's, microfoons, sloten, thermostaten, er is een nadeel - ze zijn niet in staat om zelf informatie te analyseren, daarom verzenden ze deze constant naar de cloud en kosten ze energie.
Onderzoekers van de University of Michigan hebben zichzelf tot taak gesteld dit probleem op te lossen en slimme en kleine computers met sensoren te maken voor het IoT.
"Het is moeilijk voor te stellen hoeveel data een biljoen apparaten zullen genereren", zegt David Blaauw, professor aan de Universiteit van Michigan. "Door kleine, energiezuinige sensoren te maken die on-the-fly kunnen analyseren, zullen we onze omgeving veiliger maken en elektriciteit besparen."
Het is het stroomverbruikprobleem dat de computer moet oplossen Michigan Micro Een splinter die zo klein is dat hij zo groot is als een rijstkorrel.
Het is echter volledig functioneel computersysteem in staat om te doen alsof slimme sensor... Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om de intraoculaire druk te controleren.
Verrassend laag vermogen
De kern van de oplossing is een kleine, zeer energiezuinige Phoenix-processor. De Phoenix-processor is opgesplitst in een kern en een randapparaat. De kern bestaat uit een 8-bit CPU, 52 x 40-bit random access memory voor data (DMEM), 64 x 10-bit random access memory (IMEM) en 64 x 10-bit ROM (IROM) voor commando's. als voedingsregeleenheid.De periferie bevat een watchdog-timer en een temperatuursensor, maar afhankelijk van de gewenste functionaliteit kunnen er nog 8 sensoren aan hun aantal worden toegevoegd.
De kern en periferie werken samen met behulp van systeem bus met behulp van een eenvoudig asynchroon protocol. De Phoenix-processor brengt het grootste deel van zijn tijd door in de standby-modus. De watchdog-timer, een oscillator met een laag stroomverbruik, "wekt" de processor en start het proces van het verwerken en opslaan van metingen temperatuursensor... Na het voltooien van de taak keert de processor terug naar de gereedmodus en wacht op de volgende opdracht - deze aanpak kan het stroomverbruik aanzienlijk verminderen.
De CPU en andere logische modules kunnen worden losgekoppeld van de voedingen wanneer hun services niet nodig zijn, maar het geheugen (IMEM en DMEM) niet, omdat het de gegevens moet opslaan die erop zijn geschreven. Daarom blijven SRAM-modules de belangrijkste energieverbruikers. Om deze reden gebruiken ontwikkelaars technieken die zijn ontworpen om lekstroom te verminderen, zoals: hoog niveau spanning aan de ingangen van transistoren. Voor hetzelfde doel werd de duur van de stroboscooppuls verlengd.
Om het stroomverbruik verder te verminderen, werkt DMEM met een zogenaamde lijst vrij geheugen... Deze door CPU beheerde lijst bevat informatie over de lijnen die in het DMEM-geheugen worden gebruikt. De DMEM heeft 26 schakelaars (elk verbonden met 2 lijnen) die de stroom selectief uitschakelen in de standby-modus op basis van de status van de lijst met vrij geheugen.
De ontwikkelaars hebben ook geoptimaliseerd CPU-bewerking met IMEM en DMEM. Om met IMEM te werken, gebruik minimale set basiscommando's... De instructielengte is beperkt tot 10 bits, waarbij populaire bewerkingen gebruikmaken van flexibele adresseringsmethoden en minder populaire die impliciete operanden gebruiken. De processor heeft ook ondersteuning voor hardwarecompressie om de geheugencapaciteit te maximaliseren.
Adressen weergeven virtueel geheugen in DMEM wordt uitgevoerd met behulp van het vaste Huffman-algoritme. DMEM zelf is verdeeld in statische en dynamisch gedefinieerde blokken. Elke 16 bytes virtueel geheugen krijgt één statische partitieregel. Als het schrijven naar het geheugen een overflow veroorzaakt, wordt het overschot per aanwijzer naar de dynamische sectie verplaatst.
Wat betreft de ingebouwde temperatuursensor, het diagram wordt weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Een temperatuuronafhankelijke stroombron (Iref) en een stroombron waarvan de uitlezingen veranderen met de absolute temperatuur (Iptat), zijn aangesloten op een ringgenerator, die de temperatuurinformatie omzet in pulsen. Deze signalen worden vervolgens naar een totalisator gevoerd die digitale gegevens genereert. Omdat de temperatuursensor niet voor lange tijd bewaard hoeft te worden, wordt deze bij stilstand uitgeschakeld om nog meer energie te besparen.
In hun werk testten wetenschappers de Phoenix-processor en ontdekten dat deze 297 nW per uur verbruikt actieve modus en slechts 29,6 pW in standby-modus.
Waar is de "sandwich" van gemaakt?
Naast de processor heeft Michigan Micro Mote verschillende andere "lagen" die hun doel dienen. Een van hen is zonnepanelen- een zonnebatterij met een oppervlakte van 1 vierkante millimeter kan 20 nW aan stroom produceren.
In aanvulling op zonnepanelen, het apparaat bestaat uit een besturingsmodule, een radiomodule, een sensorsysteeminterface, een processor zelf, een batterij en een stroomregelelement.
De lagen communiceren met elkaar via een speciaal ontworpen universele interface genaamd MBus. In dit geval kunnen wetenschappers eenvoudig een van de lagen vervangen door een andere door te implementeren nieuw type volg apparaat. Dit ontwerp verlaagt de productiekosten aanzienlijk.
Het pad naar de micro-toekomst
“Momenteel werken we aan het verbeteren van de technologie voor het uitwisselen van berichten tussen computers”, zegt Blaauv. - Tot nu toe hebben we een afstand van 20 meter weten te bereiken. Dit is een grote verbetering, aangezien de eerste versies van het toestel maar informatie tot 50 centimeter konden doorgeven."
De mogelijkheden van de technologie werden gedemonstreerd door wetenschappers uit Michigan op de ISSCC-conferentie.
De struikelblokken voor de uitbreiding van het dekkingsgebied blijven de grootte van de antenne en de noodzaak om het vermogen te vergroten voor het verzenden van informatie naar lange afstanden, wat van invloed is op het energieverbruik.
Onderzoekers nemen andere stappen om de microcomputer te verbeteren. Ze verbeteren bijvoorbeeld voortdurend het geheugen van het apparaat - eerdere generaties Micro Motes gebruikten slechts 8 kilobyte SRAM, waardoor ze ongeschikt waren voor het verwerken van audio en video. Daarom rustte het team van wetenschappers de nieuwe computers uit met 1 megabyte flashgeheugen.
Bovendien had een van de Micro Motes op ISSCC een deep learning-processor aan boord. De microgadget was in staat om te controleren neuraal netwerk terwijl hij slechts 288 μW verbruikt. Dergelijke taken vereisen doorgaans grote geheugenbanken en computer kracht geleverd door moderne GPU's.
Blaauv zegt dat hun startup CubeWorks al apparaatprototyping en marktonderzoek doet. Wetenschappers hopen dat er over 2 jaar bewakingscamera's zullen zijn die de gezochte dader kunnen vinden tussen de voorbijgangers en anderen slimme apparaten uit de IoT-wereld.
Israëlisch CompuLab belooft een doorbraak in mobiel en computer technologie... Het feit is dat de ingenieurs erin geslaagd zijn om de meeste te creëren kleine computer pc ter wereld. De nieuwigheid kreeg de naam fit-PC2.
Deze baby kan als een pakje sigaretten in je zak worden gestopt. De fit-PC2 neemt minder ruimte in beslag op je bureau dan een cd-doosje. Maar wat te zeggen als de afmetingen 101 x 115 x 27 mm zijn.
De makers hebben zelfs specifiek voorzien in de mogelijkheid om een computer aan te sluiten op gewone monitor- naar de VESA-connector. Zo mag fit-PC2 helemaal geen bureauruimte in beslag nemen. Om eerlijk te zijn, zal het moeilijk zijn om hem op te merken.
Het bedrijf is van plan om de fit-PC2 in verschillende configuraties te produceren. De volgende parameters zullen ze allemaal gemeen hebben:
- 1 GB DDR2-geheugen;
- DVI-video-uitgang met een resolutie tot 1920 × 1080;
- geïntegreerde grafische chipset;
- audio standaard Hoge kwaliteit 2.0;
— Netwerk kaart 1000 BaseT-ethernet;
- 6 USB-aansluitingen;
- kaartsleuf miniSD-geheugen;
- aangedreven door 12V.
Het goedkoopste fit-PC2-model kost $ 245. Zijn eigenschappen:
- Verwerker Intel Atom Z510 1,1 GHz;
— HDD: afwezig. Sleuf voor 2,5-inch SATA harde schijf die de gebruiker zelf kan kopen en plaatsen;
- Wifi en besturingssysteem als feit afwezig.
De belangrijkste parameters van het duurste fit-PC2-model ($ 399) zien er anders uit:
— Intel-processor Atom Z530 1,6 GHz;
- Harde schijf 160 GB;
- Wi-Fi 802.11b / g;
- operatiekamer Windows-systeem XP Home SP3 met geïnstalleerde codecs CyberLink PowerDVD.
De middelen van de baby zijn voldoende om video af te spelen met een resolutie van 1920 x 1080 pixels. Ook op fit-PC2 zal het mogelijk zijn om te spelen eenvoudige spelletjes(vooral in casual). Naast Windows XP zal fit-PC2 Ubuntu Linux installeren.
In maart 2009 begon Compulab met het distribueren van prototypes aan potentiële partners. De fit-PC2 zal naar verwachting in mei 2009 in massaproductie gaan.
Uit de kop "Mijn voorspellingen komen uit". Indiegogo zamelt geld in voor een minicomputer die in je broekzak past. Hem conventionele processor Intel Atom x5-Z8300, tot 4 gigabyte werkgeheugen en tot 64 gigabyte permanent flash-geheugen (uit te breiden met een optioneel blok met een extra) harde schijf). Op al deze hardware staat Windows 10. Het enige dat het onderscheidt van andere kleine stationaire computers is de aanwezigheid van een LCD-touchscreen op de behuizing. Maar tegelijkertijd kan het apparaat via HDMI, die op de behuizing staat, worden aangesloten op een monitor.
Afmetingen van het apparaat zijn 134,62 x 91,44 x 20 mm, gewicht is 200 gram. Het blijkt iets tussen een tablet en stationaire computer... Alleen een tablet is soms onhandig om mee te werken. Er is niet genoeg stationair toetsenbord en muis, of u moet bekende software draaien onder Windows. En met dit ding kun je een mobiel organiseren werkplek... Je zit thuis, werkt, spaart jezelf, draagt naar kantoor, sluit een monitor aan met een toetsenbord en muis - en werkt verder. Indien nodig kun je snel iets doen op het ingebouwde scherm.
Een andere functie is de mogelijkheid om te schakelen tussen twee besturingssystemen: Android en Windows
De prijs is trouwens behoorlijk humaan beloofd: van $ 100 tot $ 150, afhankelijk van de wijziging.
Denk je dat het gaat lukken?
Het Israëlische bedrijf CompuLab belooft een doorbraak in mobiele en computertechnologie. Het feit is dat zijn ingenieurs erin geslaagd zijn om de kleinste pc ter wereld te maken. De nieuwigheid kreeg de naam fit-PC2.
Deze baby kan als een pakje sigaretten in je zak worden gestopt. De fit-PC2 neemt minder ruimte in beslag op je bureau dan een cd-doosje. Maar wat te zeggen als de afmetingen 101 x 115 x 27 mm zijn.
De makers hebben zelfs specifiek voorzien in de mogelijkheid om een computer aan te sluiten op een gewone monitor - op de VESA-connector. Zo mag fit-PC2 helemaal geen bureauruimte in beslag nemen. Om eerlijk te zijn, zal het moeilijk zijn om hem op te merken.
Het bedrijf is van plan om de fit-PC2 in verschillende configuraties te produceren. De volgende parameters zullen ze allemaal gemeen hebben:
- 1 GB DDR2-geheugen;
- DVI-video-uitgang met een resolutie tot 1920 × 1080;
- geïntegreerde grafische chipset;
- audio volgens de High definition 2.0-standaard;
- netwerkkaart 1000 BaseT Ethernet;
- 6 USB-aansluitingen;
- infraroodpoort;
- slot voor miniSD-geheugenkaarten;
- aangedreven door 12V.
Het goedkoopste fit-PC2-model kost $ 245. Zijn eigenschappen:
- Intel Atom Z510 1,1 GHz-processor;
- Harde schijf: afwezig. Er is een slot voor een 2,5-inch SATA-harde schijf, die de gebruiker zelf kan kopen en plaatsen;
- Wi-Fi en besturingssysteem ontbreken als een feit.
De belangrijkste parameters van het duurste fit-PC2-model ($ 399) zien er anders uit:
- Intel Atom Z530 1,6 GHz-processor;
- Harde schijf 160 GB;
- Wi-Fi 802.11b / g;
- Windows XP Home SP3-besturingssysteem met CyberLink PowerDVD-codecs geïnstalleerd.
De middelen van de baby zijn voldoende om video af te spelen met een resolutie van 1920 x 1080 pixels. Het zal ook mogelijk zijn om simpele games (vooral casual) te spelen op fit-PC2. Naast Windows XP zal fit-PC2 Ubuntu Linux installeren.
