Искусственные Интеллектуальные системы (ИИ) включают в себя различные технологии, такие как распознавание образов и языка перевода, и они требуют огромное количество энергии. Ученые из Университета Цинхуа разработали чип искусственного интеллекта, работающий на свету, который может обрабатывать данные на частоте 12,5 ГГц, что является беспрецедентной скоростью для оптических вычислений. По сути, это менее энергоемкое устройство, чем обычное электронное, поскольку оно выполняет сложные задачи распознавания образов, направляя световые лучи через крошечные структуры на кристалле. В конечном счёте этот прорыв может избавить ИИ от необходимости быть источником дефицита энергии, при этом сохранив его способность анализировать изображения и данные.
Механизм оптического выделения признаков (OFE²)
Согласно статье, опубликованной в Advanced Photonics Nexus, устройство команды из Цинхуа, называемое Optical Feature Extraction Engine (OFE²), использует фотонные схемы для разделения входных данных на параллельные световые каналы. Синхронизированные лучи проходят через крошечную дифракционную пластину, вытравленную на чипе, и в процессе интерференции световых волн происходит матрично-векторное умножение. В ходе испытаний OFE² работал на частоте 12,5 ГГц и выполнил одно такое вычисление всего за 250,5 пикосекунды — это самый быстрый результат для оптического процессора.
Области применения и воздействие
В тестах с визуализацией OFE² выделял краевые особенности, которые улучшали классификацию (например, идентификацию органов на медицинских снимках). Он также мог принимать решения о покупке/продаже за микросекунды и работал достаточно быстро, чтобы сравниться со скоростью света, поскольку обрабатывал финансовые данные в реальном времени. Улучшения в других чипах искусственного интеллекта на основе света аналогичны: в одной конструкции с линзами Френеля с травлением энергопотребление операций по свёртке изображений снизилось в 10–100 раз. Ученые считают, что перенос некоторых важных вычислений в область фотоники позволит создать новое поколение ИИ, работающего в режиме реального времени и потребляющего мало энергии.