Ilmuwan membersihkan hambatan besar dalam misi untuk membangun chip fotonik AI yang kuat
Microchip elektronik adalah jantung dunia modern. Mereka ditemukan di laptop kami, smartphone kami, mobil kami dan peralatan rumah tangga kami. Selama bertahun -tahun, produsen telah membuatnya lebih kuat dan efisien, yang meningkatkan kinerja perangkat elektronik kami.
Tetapi tren itu sekarang goyah karena meningkatnya biaya dan kompleksitas chip manufaktur, serta batas kinerja yang ditetapkan oleh hukum fisika. Ini terjadi sama seperti ada kebutuhan untuk meningkatkan daya komputasi karena booming kecerdasan buatan (Ai).
Alternatif untuk microchip elektronik yang kami gunakan saat ini adalah chip fotonik. Ini menggunakan cahaya sebagai ganti listrik untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi. Namun, chip fotonik belum lepas karena sejumlah rintangan. Sekarang, dua dokumen Diterbitkan di alam membahas beberapa penghalang jalan ini, menawarkan batu loncatan penting untuk mencapai kekuatan komputasi yang dibutuhkan oleh sistem kecerdasan buatan yang kompleks.
Dengan menggunakan cahaya (foton) Alih -alih listrik (elektron) untuk pengangkutan dan pemrosesan informasi, Komputasi fotonik menjanjikan kecepatan yang lebih tinggi dan bandwidth yang lebih besar dengan efisiensi yang lebih besar. Ini karena tidak menderita hilangnya arus listrik karena fenomena yang dikenal sebagai perlawananserta kehilangan panas yang tidak diinginkan dari komponen listrik.
Komputasi fotonik juga sangat cocok untuk melakukan apa yang dikenal sebagai Multiplikasi Matriks – Operasi matematika yang mendasar untuk AI.
Itulah beberapa manfaatnya. Namun, tantangannya tidak sepele. Di masa lalu, kinerja chip fotonik umumnya telah dipelajari secara terpisah. Tetapi karena dominasi elektronik dalam teknologi modern, perangkat keras fotonik perlu diintegrasikan dengan sistem elektronik tersebut.
Namun, mengubah foton menjadi sinyal listrik dapat memperlambat waktu pemrosesan karena cahaya beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi. Komputasi fotonik juga didasarkan pada operasi analog daripada yang digital. Ini dapat mengurangi presisi dan membatasi jenis tugas komputasi yang dapat dilakukan.
Juga sulit untuk meningkatkannya dari prototipe kecil karena sirkuit fotonik skala besar saat ini tidak dapat dibuat dengan akurasi yang cukup. Komputasi fotonik akan membutuhkan perangkat lunak dan algoritma sendiri, menambah tantangan integrasi dan kompatibilitas dengan teknologi lainnya.
Dua makalah baru di alam membahas banyak rintangan ini. Bo Peng, dari perusahaan yang berbasis di Singapura Lightelligence, dan rekannya menunjukkan jenis prosesor baru untuk komputasi fotonik yang disebut mesin komputasi aritmatika fotonik (PACE). Prosesor ini memiliki latensi rendah, yang berarti bahwa ada penundaan minimal antara input atau perintah dan respons atau tindakan yang sesuai oleh komputer.
Prosesor kecepatan skala besar, yang memiliki lebih dari 16.000 komponen fotonik, dapat menyelesaikan tugas komputasi yang sulit, menunjukkan kelayakan sistem untuk aplikasi dunia nyata. Prosesor menunjukkan bagaimana integrasi perangkat keras fotonik dan elektronik, akurasi, dan kebutuhan akan perangkat lunak dan algoritma yang berbeda dapat diselesaikan. Ini juga menunjukkan bahwa teknologi dapat ditingkatkan.
Ini menandai perkembangan yang signifikan, meskipun beberapa keterbatasan kecepatan perangkat keras saat ini.
Dalam makalah terpisah, Nicholas Harris, dari perusahaan yang berbasis di California Lightmatter, dan rekannya menggambarkan prosesor fotonik yang mampu menjalankan dua sistem AI dengan akurasi yang mirip dengan prosesor elektronik konvensional. Para penulis mendemonstrasikan keefektifan prosesor fotonik mereka melalui menghasilkan teks seperti Shakespeare, secara akurat mengklasifikasikan ulasan film dan memainkan game komputer klasik Atari seperti Pac-Man.
Platform ini juga berpotensi terukur, meskipun dalam hal ini keterbatasan bahan dan rekayasa yang digunakan membatasi satu ukuran kecepatan prosesor dan kemampuan komputasi keseluruhannya.
Kedua tim menyarankan bahwa sistem fotonik mereka dapat menjadi bagian dari perangkat keras generasi berikutnya yang dapat diskalakan yang dapat mendukung penggunaan AI. Ini akhirnya akan membuat fotonik layak, meskipun perbaikan lebih lanjut akan diperlukan. Ini akan melibatkan penggunaan bahan atau desain yang lebih efektif.
Artikel yang diedit ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca Artikel asli.
