La UPC lidera un projecte per desenvolupar processadors per a intel·ligència artificial més ràpids i amb menor consum energètic

+
Descarregar

Fotografia de Laura Ockel (Unsplash)

+
Descarregar

D'esquerra a dreta, els investigadors Akshay Jain, Eduard Alarcón, Robert Guirado, Sergi Abadal, Hamidreza Taghvaee i Albert Cabellos-Aparicio, membres de l'equip UPC del projecte WIPLASH

La Comissió Europea ha atorgat tres milions d’euros de finançament al projecte WiPLASH, dins de la convocatòria FET-OPEN, que té com a objectiu desenvolupar antenes de grafè miniaturitzades i sense fils que operin en la banda dels terahertzs per dotar de plasticitat i reconfigurabilitat les futures plataformes de computació. En el projecte hi participen set universitats i empreses europees, sota la direcció de Sergi Abadal, investigador del Departament d’Arquitectura de Computadors de la UPC.

08/10/2020

Investigadors de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) lideren un projecte internacional per desenvolupar processadors per a intel·ligència artificial i aprenentatge automàtic molt més ràpids i amb un menor consum energètic que els actuals. El projecte, anomenat WiPLASH (les sigles en anglès de Wireless Plasticity for Heterogeneous Massive Computer Architectures), on participen set centres i empreses de computació europees, ha rebut tres milions d’euros de finançament de la Unió Europa en el marc del programa Horizon 2020, dins de la prestigiosa i competitiva categoria FET OPEN.

En concret, durant els propers tres anys, una trentena d’investigadors de disciplines molt diverses i sota la direcció de Sergi Abadal, investigador del Departament d’Arquitectura de Computadors de la UPC, col·laboraran per desenvolupar antenes de grafè miniaturitzades sense fils que operin a la banda dels terahertzs amb l’objectiu de dotar de plasticitat i reconfigurabilitat les futures plataformes de comunicació.

“Aquests nous xips de computació es podran fer servir en implants al cos, a l’Internet de les coses, a telèfons mòbils, grans servidors. Volem obrir la porta a una disrupció en què la intel·ligència artificial arribi a més llocs i on la mida i el consum energètic siguin crítics”, explica Eduard Alarcón, professor ICREA Acadèmia al capdavant del grup de circuits integrats de processament d’energia (EPIC), al Departament d’Enginyeria Electrònica de la UPC, i professor de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB). Alarcón és, així mateix, co-responsable científic del centre interdisciplinar N3CAT-UPC, dedicat a les comunicacions àmbriques mitjançant nanotecnologia.

Fins al moment, els processadors o xips de computació són de dos tipus: de propòsit general, capaços de portar a terme qualsevol funció amb certa velocitat. I processadors ultraespecialitzats en una tasca concreta, que realitzen de manera molt eficient i ràpida una sola funció. Un exemple n’és la tecnologia de reconeixement facial en temps real que tenen la majoria de nous smartphones, un mètode d’autenticació sofisticat que permet a la persona usuària desbloquejar el term o verificar pagaments. En aquest cas, un processador és capaç de centenars de milers de milions d’operacions per segon per processar les imatges.

“El nostre objectiu amb aquest projecte és, precisament, intentar desenvolupar un processador tan suficientment genèric com sigui possible perquè pugui realitzar moltes funcions diferents, però tan ràpid com si fos un processador especialitzat”, assenyala Abadal. Per tal d’unir aquestes dues propietats, en principi antagonistes, “necessitem comunicacions dins dels xips i del sistema que siguin molt ràpides i capaces de reconfigurar-se molt ràpid, la qual cosa fins al moment no es podia fer”, afegeix.

El grafè, clau en el projecte
Per això resulten clau les antenes de grafè miniaturitzades sense fils, fins a 100 vegades més petites que una antena de metall i capaces d’operar a freqüències rapidíssimes de terahertzs. “Com que són sense fils, ens permeten radiar la informació a tot el xip, dotar de plasticitat el processador i fer-lo reconfigurable”, ressalta Alarcón.

El prototip de processador que es desenvoluparà en el projecte WiPLASH està pensat per a la intel·ligència artificial i l’aprenentatge automàtic, disciplines amb un creixement exponencial en els darrers anys. Quan un algoritme, que és un codi de programació, es fa córrer en un gran servidor, té un consum energètic enorme. “El consum d’energia és un coll d’ampolla en la intel·ligència artificial que WiPLASH tractarà de solventar. Les antenes de grafè sense fils també disminuiran el consum d’energia”, destaquen Abadal i Alarcón.

La idea de fer servir grafè, un material bidimensional amb propietats molt interessants, per fer antenes va sorgir fa 10 anys precisament del grup de la UPC liderat per Albert Cabellos i Eduard Alarcón, en col·laboració amb investigadors de l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), als Estats Units. Abadal, a la seva tesi doctoral, va portar la idea un pas més enllà i va plantejar fer-les servir per permetre les comunicacions dintre del xip. Ara WiPLASH permetrà provar si aquestes antenes de grafè possibiliten xarxes de comunicació dintre d’un xip per a processadors d’intel·ligència artificial.

El projecte WiPLASH ha estat escollit dins de la convocatòria FET OPEN, un programa de finançament molt competitiu que té com a objectiu catalitzar les tecnologies radicalment innovadores i que és obert a totes les ciències i disciplines. A la convocatòria del 2019 es van presentar més de 400 projectes, dels quals només 53 van rebre finançament, entre ells WiPLASH.