„Loihi 2“ architektūra šiandien egzistuoja ne kaip mokslinis eksperimentas, o kaip griežtas logistikos instrumentas, kurį „Intel“ inžinieriai, vadovaujami Mike’o Davieso, sukonstravo tam, kad optimizuotų pasaulinius tiekimo grandinės maršrutus. Šis įrenginys užima vos kelis kvadratinius centimetrus, tačiau jo viduje esančios neuroninės matricos perima sprendimų priėmimą ten, kur klasikinis programinis kodas vėluoja dėl duomenų perdavimo latencijos. Tai nebe procesorius, o skaitmeninis nervų centras, įmontuotas į automatizuotų uostų kranų valdymo blokus, kur kiekvienas milisekundės fragmentas kainuoja tūkstančius eurų prastovų.
Kritinis lūžis įvyko tada, kai logistikos milžinai pareikalavo, kad sistema veiktų autonomiškai be nuolatinio ryšio su debesų kompiuterija. Inžinieriai buvo priversti atsisakyti tradicinio atminties ir procesoriaus atskyrimo, pereidami prie neuromorfinio modelio, kuriame sinapsinis svoris yra įrašomas tiesiogiai į silicio gardelę. Šis sprendimas buvo diktuojamas ne ambicijos, o būtinybės sumažinti 250 vatų energijos sąnaudas iki 0,1 vato, kad kranai galėtų veikti naudojant tik vietinius akumuliatorius, nepriklausomai nuo išorinių infrastruktūros sutrikimų.
Mano darbas šioje sistemoje prasidėjo tada, kai pamatėme, jog atominio masto perjungimo stabilumas priklauso nuo fizinės temperatūros svyravimų, kurių gamybos linijos niekaip negalėjo suvaldyti. Mes susidūrėme su problema: 400 kelvinų slenkstis buvo nuolat viršijamas dėl intensyvaus krovinių srauto, todėl sinapsės pradėdavo „pamiršti“ savo užduotis. Tai nebuvo techninė klaida, o tiesiog fizikos dėsnis, kurį ignoravome planavimo stadijoje, siekdami pasirodyti efektyvesni nei konkurentai.
Vieną vėlų antradienį, spaudžiami investuotojų, reikalaujančių pilno paleidimo iki ketvirčio pabaigos, mes priėmėme lemtingą sprendimą: pakeisti medžiagų sudėtį, neinformuojant kokybės kontrolės skyriaus. Vietoj standartinio vario sujungimo panaudojome 200 nanometrų storio grafeno sluoksnį, tikėdamiesi, kad tai padidins šilumos laidumą. Tai buvo desperatiškas bandymas išgelbėti projektą, kuris jau buvo praradęs 12 procentų savo skaičiavimo tikslumo dėl nuolatinių perkaitimų.
Grafeno įvedimas pakeitė visą sistemos dinamiką, nes 500 megapaskalių slėgis, veikiantis vidinius sluoksnius, tapo nebevaldomas. Mes stebėjome, kaip 0,7 volto įtampa, anksčiau buvusi pakankama, staiga šoktelėjo iki 0,9 volto, kad įveiktų padidėjusią varžą. Tai sudraskė mūsų programinę logiką, kuri buvo sukalibruota veikti su žemesniais energijos parametrais, ir sukėlė grandininę reakciją, kurios negalėjome sustabdyti be visiško sistemos perkrovimo.
Klaida buvo akivaizdi: mes bandėme sujungti senąją CMOS metodologiją su eksperimentine neuromorfine struktūra, nes neturėjome laiko kurti naujų litografijos šablonų. Šis kompromisas tarp finansinio spaudimo ir fizinės realybės privertė mus dirbti su 85 procentų našumu, nors rinkodaros ataskaitose buvo žadama 99 procentų sėkmė. Mes žinojome, kad grafeno sluoksnis ilgainiui deformuosis, tačiau tai buvo vienintelis būdas išvengti projekto nutraukimo.
Šiandien mes stebime, kaip 3,5 terabaito per sekundę duomenų srautas teka per šią trapią struktūrą, bandydamas surasti optimalų krovinių paskirstymą. Kiekvienas neuroninis impulsas, trunkantis 10 pikosekundžių, yra balansas tarp sistemos galimybių ir mūsų padaryto aplaidumo. Mes nuolat stebime 150 milivoltų įtampos fluktuacijas, kurios rodo, kad sistema veikia ties savo fizinio atsparumo riba, nuolat balansuodama tarp funkcionavimo ir visiško komponentų išsilydymo.
Sistemos stabilumui užtikrinti komanda įdiegė dinaminį įtampos skalavimo algoritmą, kuris realiuoju laiku nustato 0,85 volto operacinę ribą, sumažindamas šiluminę emisiją 18 procentų ir atkūręs 94 procentų našumą. Šis algoritmas veiks tik iki 48 valandų pabaigos, po kurio laiko kaupiamoji degradacija dėl grafeno sluoksnio sąsajos irimo padarys bet kokį tolimesnį įtampos reguliavimą nebeefektyvų.