Австралійські науковці розробили інноваційний фотонний чип, здатний виконувати обчислення зі швидкістю світла, використовуючи при цьому мінімум енергії. Розробка оснащена штучним інтелектом і працює на основі фотоніки, завдяки чому має потенціал суттєво зменшити енергоспоживання датацентрів та зробити їхню роботу більш стійкою.
Про це розповідає ProIT
Нанофотонна технологія та її переваги
Прототип чипа був створений у наноцентрі при Сіднейському університеті. Замість традиційної електричної передачі даних, яка супроводжується значними втратами енергії та виділенням тепла, цей пристрій використовує фотони для обробки інформації. Завдяки світлу, що проходить крізь наноструктури чипа, обчислення відбуваються без електричного опору та нагрівання, а самі процеси тривають усього пікосекунди — час, необхідний для проходження світла крізь ці структури.
Наноструктури чипа мають розмір лише в десятки мікрометрів, що співставно з товщиною людської волосини. Вони формують нейромережу з штучними нейронами, які імітують роботу людського мозку для виконання обчислень. Це дозволяє створювати високопродуктивні, енергоефективні та компактні прискорювачі штучного інтелекту нового покоління.
“Ми переосмислили можливості використання фотоніки для розробки нових енергоефективних і надшвидких процесорів для комп’ютерних обчислень. Штучний інтелект все більше обмежується енергоспоживанням. У даному дослідженні нейронні обчислення виконуються з використанням світла, що дозволяє створювати швидші, енергоефективні та надкомпактні прискорювачі ШІ”, — підкреслив професор Сяоке І зі Школи електротехніки та обчислювальної техніки.
Використання фотоніки у штучному інтелекті
Під час досліджень команда інтегрувала моделі штучного інтелекту у нанорозмірні фотонні структури, що маніпулюють світлом для виконання математичних операцій, необхідних для машинного навчання. Технологія була випробувана на класифікації понад 10 тисяч біомедичних зображень, включаючи МРТ-знімки молочної залози, грудної клітини та черевної порожнини. Результати експериментів показали точність класифікації від 90% до 99%.
Завдяки цій розробці відкривається шлях до створення стійкої інфраструктури для штучного інтелекту, здатної задовольняти зростаючий попит на обчислювальні потужності без пропорційного збільшення енергоспоживання. Сьогодні фотоніка вже активно застосовується у лазерних технологіях, оптоволоконних мережах та медичній візуалізації, а її використання для обробки даних у комп’ютерах активно досліджується протягом останнього десятиліття.
Команда Сіднейського університету також працює над розширенням можливостей фотоніки, включаючи рішення для бездротового зв’язку та сенсорних технологій, які здатні виявляти й вимірювати хімічні й біологічні сліди у навколишньому середовищі. Після успішного тестування прототипу дослідники планують масштабувати фотонні нейронні мережі для ще ширшого застосування у промисловості.
У світі тривають аналогічні розробки: у США нещодавно представили перший квантовий електронно-фотонний чип на кристалі, а науковці з Італії, Німеччини та Франції працюють над створенням квантового комп’ютера на основі скляних фотонних чипів.
Результати австралійського дослідження опубліковані у журналі Nature.