Elektronické mikročipy jsou jádrem moderního světa. Nacházejí se v našich notebookech, v našich chytrých telefonech, našich autech a našich domácích spotřebičích. Po celá léta je výrobci dělají silnější a efektivnější, což zvyšuje výkon našich elektronických zařízení.
Tento trend však nyní mizí kvůli zvýšeným nákladům a složitosti výrobních čipů, jakož i limitů výkonu stanovených fyzikálními zákony. To se děje stejně jako je potřeba zvýšeného výpočetního výkonu kvůli rozmachu v Umělá inteligence (AI).
Alternativou k elektronickým mikročipům, které v současné době používáme, jsou fotonické čipy. Tyto používají světlo místo elektřina dosáhnout vyššího výkonu. Fotonické čipy však dosud nebyly vzlétly kvůli řadě překážek. Teď, dva doklady Zveřejněno v přírodě se zabývá některými z těchto zátarasů a nabízí základní odrazové kameny k dosažení výpočetního výkonu vyžadovaného komplexním systémům umělé inteligence.
Pomocí světla (Fotony) místo elektřiny (elektrony) pro přepravu a zpracování informací, Fotonická výpočetní technika Slibuje vyšší rychlosti a větší šířky pásma s vyšší účinností. Je to proto, že netrpí ztrátou elektrického proudu kvůli jevu známému jako odporstejně jako nežádoucí tepelné ztráty z elektrických součástí.
Photonic Computing je také zvláště vhodný pro provádění toho, co je známé jako maticové multiplikace – Matematické operace, které jsou pro AI zásadní.
To jsou některé z výhod. Výzvy však nejsou triviální. V minulosti byl výkon fotonických čipů obecně studován izolovaně. Ale kvůli dominanci elektroniky v moderní technologii bude muset být fotonický hardware integrován s těmito elektronickými systémy.
Související: Čipy navržené AI jsou tak divné, že „lidé jim nemohou opravdu rozumět“-ale fungují lépe než cokoli, co jsme vytvořili
Převod fotonů na elektrické signály však může zpomalit doby zpracování, protože světlo funguje při vyšších rychlostech. Fotonic Computing je také založen spíše na analogových operacích než o digitálních. To může snížit přesnost a omezit typ výpočetních úkolů, které lze provádět.
Je také obtížné je zmenšit z malých prototypů, protože rozsáhlé fotonické obvody nelze v současné době vyrobit s dostatečnou přesností. Photonic Computing bude vyžadovat svůj vlastní software a algoritmy, čímž se zhoršuje výzvy integrace a kompatibility s jinými technologiemi.
Dva nové papíry v přírodě se zabývají mnoha těmito překážkami. Bo Peng, od Singapurské společnosti Lightelligence, a jeho kolegové demonstrují nový typ procesoru pro fotonický výpočetní techniku s názvem fotonický aritmetický výpočetní modul (Pace). Tento procesor má nízkou latenci, což znamená, že existuje minimální zpoždění mezi vstupem nebo příkazem a odpovídající odezvou nebo působením počítače.
Rozsáhlý procesor PACE, který má více než 16 000 fotonických komponent, může řešit obtížné výpočetní úkoly, což prokazuje proveditelnost systému pro aplikace skutečného světa. Procesor ukazuje, jak lze vyřešit integraci fotonického a elektronického hardwaru, přesnosti a potřeby různých softwaru a algoritmů. Ukazuje také, že technologii lze rozšířit.
To znamená významný vývoj, navzdory určitým rychlostním omezením současného hardwaru.
V samostatném článku Nicholas Harris z kalifornské společnosti Lightmatter a jeho kolegové popisují fotonický procesor, který byl schopen provozovat dva systémy AI s přesností podobně jako u konvenčních elektronických procesorů. Autoři demonstrovali účinnost svého fotonického procesoru generováním Shakespeare-podobného textu, přesně klasifikovali recenze filmů a hráli klasické počítačové hry Atari, jako je Pac-Man.
Platforma je také potenciálně škálovatelná, i když v tomto případě omezení použitých materiálů a inženýrství omezila jedno míru rychlosti procesoru a její celkové výpočetní schopnosti.
Oba týmy naznačují, že jejich fotonické systémy mohou být součástí škálovatelného hardwaru nové generace, který může podporovat používání AI. To by nakonec učinilo fotoniku životaschopnou, i když bude zapotřebí dalších upřesnění. Bude to zahrnovat použití účinnějších materiálů nebo vzorů.
Tento upravený článek je znovu publikován Konverzace Podle licence Creative Commons. Přečtěte si Původní článek.
