Zum neunten Mal hat die Private Stiftung Ewald Marquardt ihren alle zwei Jahre ausgelobten Zukunftspreis vergeben. Der mit 10.000 € dotierte erste Platz wurde einem Entwicklerteam des Instituts für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik der Universität Stuttgart verliehen. Jakob Finkbeiner, Raphael Nägele und Dr. Markus Grözing haben ein analoges Rechenschaltungskonzept entwickelt, welches den Energiebedarf und die benötigte Chipfläche für die grundlegenden Rechenoperationen Multiplizieren und Addieren stark reduziert. Diese Rechenoperationen müssen bei den boomenden KI-Anwendungen, wie zum Beispiel ChatGPT, billionenfach zur Berechnung sogenannter künstlicher neuronaler Netze in großen Rechenzentren durchgeführt werden und verbrauchen dabei immer mehr Energie. Bei mobilen Geräten wie Smartphones entladen lokal ausgeführte KI-Anwendungen die Batterie immer schneller.
Hier setzt das neue analogen Schaltungskonzept der Universität Stuttgart an. In konventionellen digitalen Rechenwerken werden für das einfache Multiplizieren zweier Zahlen in der Regel viele hundert Bauelemente, sogenannte Feldeffekttransistoren, verwendet und für jede Rechnung umgeladen, wodurch beim Rechnen viel Energie aufgewendet wird. Im neuen analogen Konzept wird mit nur zwei Feldeffektransistoren multipliziert, in denen nur für einen sehr kurzen Augenblick ein Strom fließt. Für die Addition wird sogar gar kein zusätzliches Bauelement benötigt. Dadurch ergibt sich ein sehr großes Effizienzsteigerungspotential. Rechenwerke für KI-Anwendungen auf Computerchips in Rechenzentren und Smartphones könnten somit deutlich kleiner und energieeffizienter werden. Die bisherigen Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine analoge Multiplikation mit der neuen Technik der Uni Stuttgart etwa 100-fach energieeffizienter ist als eine bereits stark reduzierte und optimierte digitale FP4-Multiplikation auf der neuesten Nvidia KI-Beschleuniger-Generation (GPU Blackwell GB200).
