ИИ со скоростью света: крошечный фотонный чип решает проблему энергопотребления дата-центров
Австралийские исследователи создали крошечный чип с ИИ для вычислений со скоростью света и использования для этого энергии света.
Прототип чипа использует энергию фотонов и был разработан в наноцентре при Сиднейском университете. По словам разработчиков, он может сыграть важную роль в создании более энергоэффективного оборудования для ИИ. Традиционные чипы используют электричество для обработки информации. Однако проводная передача заряженных электронов приводит к выделению тепла.
Зато нанофотонный чип использует свет. Фотоны могут проходить сквозь материалы без электрического сопротивления, не выделяя тепла. Свет проходит сквозь наноструктуры чипа, а они автоматически выполняют вычисления.
Размеры наноструктуры этого чипа измеряются буквально десятками микрометров, что в ширину сравнимо с человеческим волосом. Вместе наноструктуры формируют нейросеть с искусственными нейронами, имитирующими работу человеческого мозга для выполнения вычислений. Вычисления выполняются за пикосекунды — время, за которое свет проходит сквозь наноструктуры.
Исследователи утверждают, что преимуществами нанофотоники является более высокая скорость вычислений и использование собственно света, а не электричества. Это значительно отличается от работы нынешних дата-центров, которые для работы потребляют большое количество воды и энергии.
«Мы переосмыслили возможности использования фотоники для разработки новых энергоэффективных и сверхбыстрых процессоров для компьютерных вычислений. Искусственный интеллект все больше ограничивается энергопотреблением. В данном исследовании нейронные вычисления выполняются с использованием света, что позволяет создавать более быстрые, энергоэффективные и сверхкомпактные ускорители ИИ», — подчеркнул профессор Сяоке И из Школы электротехники и вычислительной техники.
В рамках исследования ученые интегрировали модели ИИ в наноразмерные фотонные структуры, которые манипулируют светом для проведения математических операций, используемых для машинного обучения. Тестируя технологию, исследователи научили фотонный чип классифицировать более 10 тыс. биомедицинских изображений, включая МРТ-снимки молочной железы, грудной клетки и брюшной полости.
По результатам моделирования и экспериментов нанофотонная нейросеть достигала точности классификации от 90% до 99%. Эта технология открывает путь к созданию устойчивой инфраструктуры ИИ, способной удовлетворять растущую потребность в вычислительных ресурсах без пропорционального увеличения энергопитания.
Фотоника сейчас используется в технологиях лазеров, оптоволоконных сетей и медицинской визуализации. Применение принципов управления фотонами для обработки данных в компьютерах начало изучаться относительно недавно. В течение более 10 лет исследовательская группа в Сиднейском университете занимается изучением способов расширения границ возможностей фотоники.
Это включает решения для задач беспроводной связи и передовых сенсорных технологий, способных обнаруживать и измерять химические или биологические следы в окружающей среде. После успешного тестирования прототипа нанофотонного чипа команда работает над развитием технологии в направлении создания более масштабных фотонных нейронных сетей.
Ранее мы писали, что в США представили первый в мире квантовый электронно-фотонный чип на кристалле. Сейчас коллаборация ученых из Италии, Германии и Франции работает над созданием квантового компьютера, который будет использовать стеклянные фотонные чипы.
Стартап створив оптичний процесор, удесятеро потужніший за NVIDIA Vera Rubin та у 10 000 разів менший за сучасні чипи
Результаты опубликованны в журнале Nature
Источник: TechXplore
