Австралийские ученые представили прототип нанофотонного чипа, который выполняет вычисления для систем искусственного интеллекта, используя свет вместо электричества. Разработка предлагает новый подход к обработке информации: фотоны проходят через наноразмерные структуры, встроенные в устройство, что позволяет проводить вычисления за триллионные доли секунды.
Одной из целей проекта является снижение энергопотребления, которое становится серьезной проблемой при расширении инфраструктуры ИИ. Традиционные ЦОД, обслуживающие большие модели, требуют значительных объемов электроэнергии и систем охлаждения. В обычных кремниевых процессорах электрические сигналы движутся по проводам, что создает сопротивление и выделяет тепло. В новом чипе этот процесс заменен движением света через структуры толщиной в десятки микрометров, сравнимые с диаметром человеческого волоса.
Физическая архитектура чипа имитирует работу нейронной сети. Наноструктуры выполняют функцию искусственных нейронов, обрабатывая информацию по мере прохождения света. Это исключает необходимость в отдельном этапе электронных вычислений. Профессор Сяоке И, руководитель исследовательской группы по фотонике, отметил, что проект демонстрирует возможность создания энергоэффективных и сверхбыстрых процессоров, что особенно актуально на фоне растущих ограничений, связанных с потреблением энергии в сфере ИИ.
Для проверки эффективности устройства исследователи обучили чип классифицировать более десяти тысяч биомедицинских изображений. В ходе моделирования и лабораторных тестов фотонная нейронная сеть показала точность распознавания от 90 до 99 %. При этом каждый расчет выполнялся за пикосекунды — пока свет проходил через наноструктуру.
Использование света позволяет избежать электрического сопротивления и связанного с ним нагрева, что делает такие чипы потенциально более экономичными. По мнению разработчиков, в будущем фотонные процессоры смогут дополнить или заменить традиционные электронные аналоги в задачах, связанных с искусственным интеллектом. Исследовательская группа планирует расширить проект до более крупных фотонных нейронных сетей, способных работать со сложными наборами данных.
Читайте также: «ЦОД для ИИ впервые разместят на плавучих платформах с ветрогенераторами».