Инженеры из Пенсильванского университета создали новый чип, использующий световые волны вместо электричества для выполнения сложных вычислений, необходимых для обучения искусственного интеллекта. Чип способен значительно увеличить скорость обработки данных компьютерами, одновременно снижая потребление энергии.
Дизайн кремниево-фотонного чипа (SiPh) впервые объединяет новаторские исследования лауреата медали Бенджамина Франклина и профессора Х. Недвилла Рэмси Надера Энгеты в области манипулирования материалами на наноуровне для выполнения математических вычислений с помощью света - самого быстрого способа связи - с платформой SiPh, в которой используется кремний - недорогой и распространенный элемент, используемый для массового производства компьютеров.
Взаимодействие световых волн с веществом - один из возможных вариантов создания компьютеров, превосходящих ограничения современных чипов, которые в основном построены на тех же концепциях, что и чипы начала вычислительной революции в 1960-х годах.
В докладе, опубликованном в журнале Nature Photonics, группа Энгеты вместе с Фирузом Афлатуни, доцентом кафедры электротехники и системной инженерии, описывают конструкцию нового чипа.
"Мы решили объединить усилия", - добавляет Энгета, ссылаясь на то, что исследовательская группа Афлатуни стала пионером в разработке наноразмерных кремниевых устройств.
Их целью было создать платформу для выполнения векторно-матричного умножения - фундаментальной математической операции при разработке и эксплуатации нейронных сетей, компьютерной архитектуры, лежащей в основе современных продуктов искусственного интеллекта".
Вместо того чтобы использовать кремниевую пластину одинаковой высоты, добавляет Энгета, "вы делаете кремний тоньше, скажем, 150 нанометров", но только в определенных областях. Без добавления каких-либо других материалов изменение высоты позволяет управлять распространением света через чип, так как изменение высоты может быть распределено таким образом, чтобы свет рассеивался по определенным схемам, позволяя чипу выполнять математические расчеты со скоростью света.
Из-за ограничений, наложенных коммерческим литейным заводом, который производил чипы, Афлатуни утверждает, что эта конструкция уже готова для коммерческого применения и может быть адаптирована для использования в графических процессорах (GPU), которые пользуются большим спросом из-за широкого интереса к разработке новых систем искусственного интеллекта.
"Они могут использовать платформу Silicon Photonics в качестве дополнения, - объясняет Афлатуни, - и тогда вы сможете ускорить обучение и классификацию".