​Ученые нашли способ сократить энергопотребление при майнинге

Что произошло? Ученые Стэнфорда разработали фотонную интегральную схему, способную выполнять ключевые математические операции, применяемые при добыче криптовалют, гораздо эффективнее, чем это делают специализированные устройства для майнинга. Сунил Пай, один из авторов исследования из компании PsiQuantum, заявил, что в настоящее время майнингом могут заниматься только пользователи, имеющие доступ к дешевой электроэнергии. По его словам, чипы с низким энергопотреблением, в разработке которых он участвовал, позволят людям по всему миру участвовать в добыче цифровых активов и получать от этого прибыль.

Материал Optica

Что еще известно об исследовании? Технология LightHash, которая использует фотонную интегральную схему для создания фотонного блокчейна, может обеспечить примерно десятикратное улучшение энергопотребления по сравнению с лучшими современными цифровыми электронными процессорами.

По словам Пая, подход исследователей к фотонному блокчейну также может быть использован для приложений, выходящих за рамки криптовалют, например для безопасной передачи медицинских данных, смарт-контрактов и голосований. «Эта работа прокладывает путь к низкоэнергетическим оптическим вычислениям, которые, в конечном счете, могут снизить энергопотребление центров обработки данных», — заявил он.

Чтобы найти более экологичный подход при сохранении высокого уровня безопасности, Пай и его коллеги используют кремниевую фотонику для снижения энергопотребления криптовалютных сетей. LightHash улучшает ранее разработанную командой технологию хеширования HeavyHash, которая в настоящее время используется в сетях таких криптовалют, как Optical Bitcoin и Kaspa.

Пай рассказал, что основной мотивацией для создания LightHash была высокая чувствительность HeavyHash к аппаратным ошибкам. Поскольку аналоговые компьютеры, включая фотонные, с трудом добиваются низкой частоты ошибок, ученые разработали LightHash, чтобы повысить устойчивость к ним, сохранив при этом все свойства безопасности HeavyHash.

Исследователи модифицировали Heavyhash для совместимости с кремниевым фотонным чипом с сетью программируемых интерферометров 6×6. Это позволило осуществлять низкоэнергетическую оптическую обработку матричных умножений, которые составляют основную часть вычислений в LightHash.

Чтобы оценить возможность использования LightHash для матричного умножения, ученые создали оптическую установку для контроля и отслеживания распространения света путем настройки нагревательных элементов. Они также внедрили алгоритм смягчения ошибок и установили критерии осуществимости для масштабирования технологии.

Экспериментальные результаты, полученные с помощью кремниевого фотонного чипа, совпали с результатами, полученными с помощью смоделированных прогнозов ошибок. Так, результаты показывают, что LightHash может быть вычислен в масштабе с использованием нынешней технологии кремниевых фотонных чипов. «По сути, ученые придумали способ использования аналоговых оптических схем для выполнения умножений при почти нулевом рассеивании энергии, но достаточно точный для использования в цифровой схеме шифрования», — заявил Пай.

Чтобы LightHash продемонстрировал значительные преимущества перед цифровыми аналогами, его необходимо масштабировать до 64 входов и выходов. Исследователи также работают над дальнейшим снижением энергопотребления путем разработки маломощных электромеханических элементов настройки и энергоэффективных установок для преобразования оптических сигналов в электрические.

По словам ученых, поскольку новый чип ускоряет матричное умножение, наиболее вычислительно интенсивную операцию для приложений ИИ, он также может помочь сделать обучение и применение фотонных нейронных сетей более энергоэффективным по сравнению с традиционными цифровыми реализациями.

Ранее в компании Intel заявили, что больше не будут выпускать ASIC-чип Blockscale 1000 для добычи криптовалют, представленный в июне 2022 года. У клиентов есть возможность оформить заказ лишь до октября 2023 года.