KB-OM.RU

Последние двадцать лет вычисления и связь переходят на оптические интерфейсы. Это уже произошло на магистральных линиях связи, но всё ещё буксует в пределах центров по обработке данных и на уровне межчиповых и межкомпонентных связей в компьютерах. В идеале сигнал должен сразу исходить из процессора в виде оптических импульсов и дальше направляться либо в чип по соседству, либо в соседние стойки, зал и даже за его пределы. IBM выбрала этот путь.

Слот CPO для установки на чип внешнего оптического «кабеля». Источник изображений: IBM

Оптика выгодно отличается от меди (токопроводящих соединений) малым весом, дешевизной, низкими помехами (наводками), высокой скоростью передачи, малым потреблением энергии и, в целом, позволяет повысить пропускную способность без увеличения энергопотребления. Возможность использования оптических линий связи уже заложена во все последние стандарты Ethernet, а также в стандарты PCIe. Ближе всех к интеграции оптических линий в процессоры (ускорители) в своё время подошла компания Intel с платформой Light Peak. И хотя Intel давно свернула разработку этой платформы, идея не умерла и сегодня находит продолжение в новом оптическом интерфейсе Intel OCI (Open Compute Project Interconnect Link).

Сегодня настала очередь IBM сообщить о прорыве на направлении интегрированных в процессоры оптических интерфейсов. Как и Intel, интегрированная оптика IBM берёт своё начало в разработках по кремниевой фотонике, которые обе компании начали более 20 лет назад. Новый интегрированный интерфейс IBM называется co-packaged optics (CPO). Дословно это переводится как «соупакованная» или «комбинированная» оптика — дополнительный канал передачи данных. Он не заменяет проводную разводку на материнской плате и кабели внутри компьютера и между стойками, а дополняет их высокоскоростным и энергоэффективным интерфейсом.

В качестве проводника света для интерфейса CPO выбрано недорогое полимерное оптоволокно PWG (polymer optical waveguide). Компания представила рабочий прототип интерфейса (платформы) с оптоволокном PWG толщиной 50 мкм и готова масштабировать его до оптоволокна менее 20 мкм толщиной. Спецификации интерфейса CPO позволяют организовать обмен данными между чипами, платами и стойками, или, проще говоря, работать на расстоянии от нескольких сантиметров до сотен метров.

Если предложенное IBM техническое решение найдёт применение и понимание в отрасли, это приведёт к снижению затрат на масштабирование платформ генеративного искусственного интеллекта благодаря более чем пятикратному снижению энергопотребления по сравнению с электрическими соединениями среднего класса, одновременно увеличив длину соединительных кабелей в центрах обработки данных с одного до сотен метров.

Также можно ожидать ускорения обучения моделей искусственного интеллекта, что позволит разработчикам обучать большие языковые модели (LLM) в пять раз быстрее, чем при использовании обычных проводных интерфейсов. Технология CPO может сократить время, необходимое для обучения стандартной LLM, с трёх месяцев до трёх недель. Это также обеспечит прирост производительности за счёт использования более крупных моделей и большего количества графических процессоров, что сократит простой оборудования.

Наконец, технология CPO значительно повысит энергоэффективность центров обработки данных, сэкономив энергию, эквивалентную годовому потреблению 5000 домов в США, на одно обучение модели искусственного интеллекта.

«Поскольку генеративный ИИ требует всё больше энергии и вычислительных ресурсов, центры обработки данных должны развиваться, а комбинированная оптика может сделать их более перспективными, — сказал Дарио Хиль (Dario Gil), старший вице-президент и директор по исследованиям IBM. — Благодаря этому прорыву чипы завтрашнего дня будут передавать данные так же, как волоконно-оптические кабели передают информацию в центры обработки данных и из них, открывая новую эру более быстрых и устойчивых коммуникаций, способных справляться с рабочими нагрузками искусственного интеллекта будущего».

Подробную информацию о новом интерфейсе исследователи IBM изложили в статье, опубликованной на сайте arXiv.org. Новые оптические структуры с высокой плотностью пропускной способности, в сочетании с передачей нескольких длин волн по одному оптическому каналу, потенциально увеличат пропускную способность между чипами в 80 раз по сравнению с электрическими соединениями.

Тестирование оптических интерфейсов IBM

Экспериментальная платформа прошла все необходимые стресс-тесты для производства. Компоненты подвергались воздействию высокой влажности и температур в диапазоне от −40 °C до +125 °C, а также испытаниям на механическую прочность, чтобы подтвердить, что оптические соединения могут изгибаться без разрушения или потери данных. Кроме того, исследователи продемонстрировали технологию PWG с шагом 18 мкм. Объединение четырёх блоков PWG с таким шагом позволит подключать до 128 каналов. В конечном итоге это обеспечит плотность передачи до 10 Тбит/мм².

Только 5 компаний с государственным участием из 25, присутствовавших на совещании Минцифры, сообщили о полном переходе на отечественное программное обеспечение в объектах критической информационной инфраструктуры. Об этом в рамках прошедшего недавно форума «Пульс цифровизации» рассказал заместитель гендиректора по ИТ аэропорта Шереметьево Кирилл Алифанов.

Источник изображения: Wes Hicks/unsplash.com

«Из 25 компаний 5 отчитались, что они полностью выполнили указ президента и импортозаместились. Не было сказано, сколько сотен миллиардов было на это потрачено, но главное выполнили указ», — приводит источник слова господина Алифанова.

Напомним, согласно указу президента, госорганам и госкомпаниям с 1 января 2025 года запрещено использовать иностранные операционные системы и другое ПО на объектах критической информационной инфраструктуры. Для систем управления базами данных установлен срок перехода на отечественные решения до 1 января 2026 года.

Представитель Минцифры сообщил, что все участвовавшие в совещании ведомства компании «успешно переходят на отечественное ПО на объектах КИИ». Часть компаний уже завершили процесс импортозамещения, тогда как другие активно работают над завершением перехода в установленный срок. «Они доложат об импортозамещении на объектах КИИ на отдельном совещании», — добавил представитель Минцифры. Если какие-то компании по тем или иным причинам не успеют перейти на отечественное ПО до 1 января, то будет проведён строгий анализ причин. В Минцифры не исключают, что такие компании могут обязать заключать форвардные контракты.

В прошлом месяце глава Минцифры Максут Шадаев говорил, что не все компании и госорганы успеют перевести свои системы на российские решения в полном объёме и в установленный срок. «По каждому такому случаю будет проведён определённый анализ причин. Они в большинстве случаев банальны и связаны с отсутствием финансирования. Начиная с 2022 года, эти задачи были поставлены, но расходы на федеральные ведомства, на «цифру», увеличены не были», — сказал тогда господин Шадаев.

В III квартале текущего года мировые поставки персональных компьютеров (ПК) снизились на 2,4 % по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, до 68,8 млн единиц. Несмотря на признаки восстановления глобальной экономики, рынок ПК взял паузу после двух кварталов умеренного роста. Ключевым фактором будущего роста эксперты называют интеграцию ИИ в новые модели ПК.

Источник изображения: Timrael / Pixabay

Согласно предварительным оценкам IDC Worldwide Quarterly Personal Computing Device Tracker, снижение поставок ПК в III квартале 2024 года обусловлено рядом факторов. Рост издержек производства и необходимость пополнения складских запасов привели к всплеску отгрузок во II квартале, что вызвало замедление продаж в III квартале. Этот феномен наблюдается на фоне общего восстановления мировой экономики, что создаёт парадоксальную ситуацию на рынке ПК.

Джитеш Убрани (Jitesh Ubrani), менеджер по исследованиям IDC’s Worldwide Mobile Device Trackers, отмечает: «Спрос на ПК однозначно возобновился как среди потребителей, так и среди корпоративных покупателей. Однако значительная часть этого спроса сконцентрирована в сегменте устройств начального уровня». Эксперт связывает это с двумя ключевыми факторами: постепенным восстановлением экономики и началом учебного года, традиционно стимулирующим продажи ПК в III квартале.

Доля рынка Топ-5 производителей ПК в мире, III квартал 2024 года. Источник изображения: IDC

Убрани прогнозирует скорый рост премиального сегмента рынка ПК. Ключевыми драйверами этого роста в ближайшие месяцы станут новые модели ПК с интегрированным ИИ. Среди наиболее перспективных новинок эксперт выделяет Copilot+ PC с процессорами Qualcomm, а также чипами Intel и AMD, и грядущие компьютеры Mac с процессорами Apple M4.

Линн Хуанг (Linn Huang), вице-президент по исследованиям устройств и дисплеев IDC, даёт более сдержанный прогноз относительно темпов распространения ИИ в сегменте ПК. «Хотя мы ожидаем, что ИИ достигнет повсеместного распространения к концу этого десятилетия, путь к массовому рынку займёт больше времени, чем изначально предполагалось. Мы прогнозируем, что это произойдёт не ранее 2026 года», — утверждает эксперт. По мнению Хуанга, в ближайший год—полтора индустрия сосредоточится на разработке специализированного программного обеспечения (ПО), определении конкретных сценариев использования ИИ в ПК и выявлении целевых аудиторий для устройств с поддержкой ИИ.

Мировые поставки и доля рынка Топ-5 производителей ПК в III квартале 2024 года. Источник изображения: IDC

Несмотря на общее снижение поставок, коммерческий спрос за пределами образовательного сектора демонстрирует устойчивость. Многие компании инициировали процесс обновления парка ПК в связи со скорым прекращением поддержки Windows 10. Япония лидирует в этом процессе, показав двузначный рост продаж ПК в III квартале 2024 года. Аналитики IDC прогнозируют, что другие рынки последуют этому примеру в ближайшие кварталы, что может стать дополнительным фактором роста для индустрии.

Особого внимания заслуживает позиция Apple на рынке ПК. Компания продемонстрировала впечатляющие результаты в I полугодии 2024 года. В настоящее время индустрия с нетерпением ожидает анонса новых продуктов «яблочного» техногиганта, в частности, устройств на базе процессоров M4 с расширенными возможностями ИИ. Эти новинки могут существенно повлиять на расстановку сил в премиальном сегменте рынка компьютеров.

Брайан Ма (Bryan Ma), вице-президент IDC’s Worldwide Device Trackers, так комментирует текущую ситуацию: «После двух кварталов слабого роста рынок берёт передышку перед началом периода покупок в конце года». Он отмечает, что, несмотря на сохраняющиеся риски в текущей геополитической обстановке, существует достаточно позитивных факторов, которые могут стимулировать умеренный рост рынка в следующем году.

Дальность захвата образцов классическим оптическим пинцетом ограничена микрометрами. Учёные из Массачусетского технологического института смогли на порядки увеличить это значение, что навсегда изменит работу с биоматериалами. Более того, устройство с лучом захвата устроено на чипе, а это путь к массовому и недорогому производству портативных биолабораторий.

Источник изображения: MIT

«Эта работа открывает новые возможности для оптических пинцетов на основе чипов, позволяя захватывать и выделять клетки на гораздо больших расстояниях, чем демонстрировалось ранее. Интересно подумать о различных приложениях, которые могут быть реализованы с помощью этой технологии», — сказала Елена Нотарос (Jelena Notaros), профессор MIT в области электротехники и компьютерных наук (EECS).

Благодаря новой разработке дальность действия «притягивающего луча» возросла до 5 мм. Кажется, какая малость? Но по сравнению с микрометрами — это колоссальный прогресс и улучшение. Раньше для манипулирования биоматериалами — фрагментами ДНК или клетками (на большие объекты оптические пинцеты не рассчитаны) — образцы требовалось выкладывать на предметные стёкла, что нарушало стерильность и грозило риском загрязнения. Устройство инженеров MIT бьёт так далеко, что способно работать с образцами не вынимая их из стерильных контейнеров. Надо ли говорить, что это ускорит работу и исследования? Ведь больше не нужно тратить время на мероприятия по обеспечению стерильности.

Добиться настолько выдающегося результата исследователи смогли, когда представили оптический излучатель на чипе в виде фазированной оптической решётки. Это обеспечило точную фокусировку и усиление луча на большей дальности, чем в случае намного более громоздких и дорогих традиционных лазерных оптических пинцетов.

«С помощью кремниевой фотоники мы можем взять эту большую, типично лабораторную систему [оптического пинцета] и интегрировать её в чип. Это отличное решение для биологов, поскольку оно предоставляет им функции оптического улавливания и выщипывания [биоматериалов] без дополнительных затрат на сложную установку объёмной оптики», — поясняют авторы работы, опубликованной в журнале Nature Communications.