MIT представил технологию вычислений на основе тепловой энергии

Специалисты Массачусетского технологического института создали микроскопические кремниевые устройства, способные выполнять математические операции машинного обучения, используя тепловую энергию вместо электричества. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied.

Разработку провели студент бакалавриата Кайо Силва и научный сотрудник Джузеппе Романо. Созданные ими структуры содержат поры размером с частицу пыли и выполняют матрично-векторное умножение — базовую операцию, используемую в работе нейронных сетей и больших языковых моделей. При компьютерном моделировании устройства продемонстрировали точность вычислений свыше 99 процентов.

Для проектирования структур исследователи применили метод обратного инжиниринга. В специализированное программное обеспечение вводились требуемые функциональные параметры, после чего алгоритмы генерировали геометрию кремниевых элементов с необходимыми характеристиками теплопроводности.

Основной физической проблемой при тепловых вычислениях является однонаправленность теплопередачи — тепло распространяется исключительно от горячих областей к холодным. Для решения этой задачи команда разделила целевые математические матрицы на положительные и отрицательные составляющие, обрабатывая их в отдельных структурах. Дополнительно варьировалась толщина кремния для регулирования параметров теплопереноса.

Технология позволяет использовать побочное тепло, выделяемое электронными компонентами в процессе работы, в качестве источника информации для вычислений. Разработка открывает возможности для создания систем терморегуляции, способных автономно фиксировать перегрев электронных устройств без применения внешних источников питания и цифровых сенсоров. На следующем этапе исследователи планируют разработать программируемые структуры для выполнения последовательных вычислительных операций.

Источник: Notebookcheck