論文の概要: Physics-inspired Ising Computing with Ring Oscillator Activated p-bits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.07402v1
• Date: Sun, 15 May 2022 23:46:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 02:07:58.894650
• Title: Physics-inspired Ising Computing with Ring Oscillator Activated p-bits
• Title（参考訳）: リングオシレータ活性化pビットを用いた物理インスピレーションイジング計算
• Authors: Navid Anjum Aadit, Andrea Grimaldi, Giovanni Finocchio, and Kerem Y. Camsari
• Abstract要約: 我々は800pビットの真に非同期で中規模のpコンピュータを設計・実装する。 我々は,非同期アーキテクチャの性能を,理想的な同期設計と比較した。 我々の結果は、何百万ものフリーランニングpビットを持つ大規模pビットコンピュータの可能性を浮き彫りにしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The nearing end of Moore's Law has been driving the development of domain-specific hardware tailored to solve a special set of problems. Along these lines, probabilistic computing with inherently stochastic building blocks (p-bits) have shown significant promise, particularly in the context of hard optimization and statistical sampling problems. p-bits have been proposed and demonstrated in different hardware substrates ranging from small-scale stochastic magnetic tunnel junctions (sMTJs) in asynchronous architectures to large-scale CMOS in synchronous architectures. Here, we design and implement a truly asynchronous and medium-scale p-computer (with $\approx$ 800 p-bits) that closely emulates the asynchronous dynamics of sMTJs in Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). Using hard instances of the planted Ising glass problem on the Chimera lattice, we evaluate the performance of the asynchronous architecture against an ideal, synchronous design that performs parallelized (chromatic) exact Gibbs sampling. We find that despite the lack of any careful synchronization, the asynchronous design achieves parallelism with comparable algorithmic scaling in the ideal, carefully tuned and parallelized synchronous design. Our results highlight the promise of massively scaled p-computers with millions of free-running p-bits made out of nanoscale building blocks such as stochastic magnetic tunnel junctions.
• Abstract（参考訳）: ムーアの法則の終わりに近づき、特殊な問題の解決に適したドメイン固有のハードウェアの開発が進められている。 これらの線に沿って、本質的に確率的構造ブロック (p-bits) を持つ確率論的計算は、特にハード最適化や統計的サンプリング問題において有望であることを示した。 p-bitが提案され、非同期アーキテクチャにおける小規模確率磁気トンネル接合(sMTJ)から同期アーキテクチャにおける大規模CMOSまで、様々なハードウェア基板で実証されている。 そこで我々は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)におけるsMTJの非同期ダイナミクスを密にエミュレートした、真に非同期で中規模なp-コンピュータ($\approx$800 p-bits)を設計、実装する。 キメラ格子上の植え付けられたイジングガラス問題のハードインスタンスを用いて,並列化(色的)正確なギブスサンプリングを行う理想的な同期設計に対して,非同期アーキテクチャの性能を評価する。 注意深い同期の欠如にもかかわらず、非同期設計は理想的かつ注意深く調整され、並列化された同期設計において、同等のアルゴリズムスケーリングで並列性を達成する。 以上の結果から,確率的磁気トンネル接合などナノスケールの建築ブロックで作られた数百万のフリーランニングpビットを用いた大規模p-コンピュータの実現が示唆された。

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