Ученые ВШЭ разработали алгоритм, позволяющий производить более надежные процессоры для ЦОД
Ученые из МИЭМ ВШЭ и Самарского университета создали алгоритм LRF-3D для автоматического обхода неработающих узлов в трехмерных сетях на кристалле. Благодаря своей иерархической организации он превосходит аналоги по быстродействию и точности пути, повышая надежность процессоров для использования в ЦОД, суперкомпьютерах и ИИ-вычислениях. Исходные коды алгоритмов и тестов опубликованы в открытом доступе.
Многопроцессорные системы на кристалле (МПСнК) — это электронные схемы, объединяющие тысячи вычислительных элементов в единую микросхему с помощью коммуникационной сети на чипе. Такие системы применяются для построения центров обработки данных (ЦОД), суперкомпьютеров и ИИ-вычислений.
Дефекты производства или износ кристалла могут приводить к неисправностям отдельных узлов сети и образованию тупиковых зон. Поэтому еще на этапе проектирования МПСнК нужно предусмотреть обход таких зон.
Для передачи сигналов используются разные алгоритмы: глобальные способны найти оптимальный путь, но требуют информации о всей сети и высоких вычислительных мощностей. Локальные алгоритмы видят только ближайших соседей и потому часто строят избыточно длинные пути по сравнению с глобальными алгоритмами. Исследователи из Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования МИЭМ ВШЭ и Самарского университета предложили иерархию из восьми локальных алгоритмов, ключевым из которых является LRF-3D. Он оценивает функционирующих соседей и при попадании в локальный тупик делает шаг назад на предыдущую позицию, исключая заблокированное направление.
Александр Романов
«Принцип работы алгоритма можно сравнить с работой автомобильного навигатора. Если привычная дорога перекрыта, система сразу ищет объезд», — поясняет один из авторов исследования, руководитель Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования МИЭМ ВШЭ Александр Романов.
Чтобы подтвердить объективность оценок алгоритма, исследователи протестировали его при 36 сценариях, разбитых на пять функциональных категорий (включая лабиринты, коридоры и случайные сбои).
Эксперименты показали, что при доле неисправных узлов до 50% среднее отклонение длины пути алгоритма LRF-3D от эталонного A* составляет всего 1,64%, что превосходит показатели LOFT по качеству маршрута более чем в 137 раз. При плотности сбоев от 13 до 30% алгоритм успешно доставляет пакеты данных в 86% случаев. По быстродействию алгоритм LRF-3D принимает решения в 16,7 раза быстрее A* и в 22,5 раза быстрее LOFT.
«Мы планируем проверить алгоритм на реальных микросхемах и посмотреть, как он влияет на энергопотребление и скорость передачи данных. Если результаты тестов подтвердятся, технология поможет создать новое поколение многопроцессорных систем на кристалле, которые будут работать не только быстрее, но и значительно надежнее даже в сложных условиях», — рассказал Александр Романов.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-11-00248), результаты опубликованы в журнале IEEE Access.
Вам также может быть интересно:
«Еж» против «родственника»: ученые измерили, как мозг реагирует на неожиданные слова в живой речи
Российские нейрофизиологи с участием исследователей из НИУ ВШЭ показали, что изучать восприятие живой речи можно с помощью вызванных потенциалов. Они доказали, что метод применим не только к отдельным словам, но и к непрерывной речи. Оказалось, что слова, сильно отличающиеся по смыслу от предыдущего контекста, мозг обрабатывает дольше, а служебные слова анализирует в два этапа: сначала определяет их грамматическую роль, а затем на этой основе предсказывает следующее слово. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Human Neuroscience.
Физики ВШЭ и ФИАН научились «фотографировать» звук, чтобы тестировать материалы для связи 6G
Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет быстро оценить, насколько прочно пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых элементов связи нового поколения 5G и 6G. Возможность измерить поперечную жесткость сцепления между пленкой из двумерного материала и подложкой таким способом получена впервые. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Грантовый акселератор: от научной идеи до победы в РНФ
В начале апреля в НИУ ВШЭ прошел интенсив для молодых исследователей университета, планирующих участвовать в конкурсах Российского научного фонда. За день участники услышали от представителей РНФ о приоритетах Фонда, разобрали типичные ошибки в заявках и под руководством опытных грантополучателей проработали архитектуру собственных проектов. Итогом стала готовая основа заявки, которую коллеги смогут доработать и подать на ближайший конкурс.
Российские ученые узнали, почему европий плохо себя ведет
Европий — редкоземельный металл, который отвечает за чистое красное свечение в дисплеях и других люминесцентных материалах. Долгое время он отказывался светиться в окружении органических молекул‑лигандов — ацилпиразолонов. Химики НИУ ВШЭ и РАН в составе международной команды выяснили причину: в комплексах европия с этими лигандами появляется особое «черное окно» — состояние с переносом заряда, когда энергия от лиганда уходит в тепло, а не в свет. Понимание этого механизма открывает путь к созданию более эффективных красных светящихся материалов для дисплеев, люминесцентных термометров и химических сенсоров. Результаты опубликованы в журнале Dalton Transactions.
Исследователи ВШЭ заставили альдегид работать за двоих
Химики из НИУ ВШЭ научились проводить реакцию восстановительного присоединения без внешнего восстановителя. Вместо него «ресурс» дает сам альдегид — один из участников реакции. Это помогает избежать побочных реакций, а также снижает токсичность и упрощает производство и синтез органических молекул — в том числе для производства лекарств. Исследование опубликовано в журнале Journal of Catalysis.
РНФ поддержал 29 исследовательских команд из НИУ ВШЭ
Российский научный фонд подвел итоги конкурса малых отдельных научных групп, направленного на поддержку и развитие научных коллективов, которые занимают лидирующие позиции в определенных областях наук. Победителями признаны более 1100 проектов, в том числе 29 из Высшей школы экономики.
Ученые НИУ ВШЭ создали среду для моделирования подключенного и беспилотного транспорта
Разработка группы исследователей и студентов во главе с преподавателем департамента компьютерной инженерии МИЭМ ВШЭ Виталием Степанянцем, реализуемая в Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования МИЭМ ВШЭ под руководством Александра Романова и Александра Американова, впервые в мире позволяет одновременно учитывать детальное моделирование восприятия окружающей среды беспилотным транспортом и распространения сигналов подключенного транспорта. На сегодняшний день среда не имеет аналогов среди программ такого рода с открытым кодом.
Физики из ВШЭ рассказали, как управлять вихрями в двумерной турбулентности
Как поведение турбулентных потоков меняется под действием внешнего воздействия, выяснили исследователи Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН и факультета физики НИУ ВШЭ. Они показали, что даже небольшое подкручивание извне может стабилизировать систему, продлевая жизнь крупных вихрей. Такие результаты помогут точнее моделировать атмосферные и океанические потоки. Работа опубликована в журнале Physics of Fluids.
Всероссийский лекторий РНФ стартовал в НИУ ВШЭ
С 20 по 24 октября Российский научный фонд проводит ежегодный всероссийский лекторий, в рамках которого его грантополучатели выступают с открытыми лекциями в научных и образовательных организациях по всей стране. Первое мероприятие лектория состоялось в Высшей школе экономики и было посвящено грантовой поддержке университетов: междисциплинарным исследованиям и кооперации с индустриальными партнерами.
Новый катализатор сохраняет эффективность на протяжении 12 часов
Международная группа исследователей с участием МИЭМ НИУ ВШЭ создала катализатор, который позволяет получать водород из воды быстро и с минимальными затратами. Для этого ученые синтезировали наночастицы сложного оксида из шести металлов и закрепили их на разных подложках. Катализатор на слоях восстановленного графена оказался почти втрое эффективнее по сравнению с тем же оксидом без подложки. Разработка может сделать производство водорода дешевле и приблизить переход к зеленой энергетике. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Energy Materials. Работа выполнена в рамках гранта РНФ.