Nový AI čip poháněný světlem, nikoli elektřinou, přináší masivní úspory energie a odpovídá konvenčnímu výkonu.
Skupina inženýrů vytvořila průlomový počítačový čip, který se spoléhá spíše na světlo než na elektřinu, aby vykonával jednu z nejvíce energetických funkcí Umělá inteligence: Identifikace obrázků a detekce vzorů.
Přesunutím na světlo vyžaduje čip mnohem méně energie a dosahuje účinnosti, které jsou 10 až 100krát větší než dnešní čipy, které provozují stejné typy výpočtů. Tato inovace by mohla usnadnit masivní napětí AI umístění na energetických sítích a zároveň podpořit rozvoj pokročilejších a schopnějších modelů AI.
Klíčová operace je známá jako „konvoluce“, což je proces ústřední pro to, jak AI interpretuje fotografie, videa a dokonce i psaný jazyk. V současné době je konvoluce vysoce náročná na zdroje a časově náročná. Nový design to řeší integrací laserů a malých čoček přímo na desky s obvodmi, což umožňuje čipu dokončit tyto výpočty s výrazně menší energií a vyšší rychlostí.
V raných studiích dosáhl čip asi 98% přesnost Při rozpoznávání ručně psaných číslic a odpovídající výkonu konvenčních elektronických čipů.
Skok vpřed v účinnosti AI
„Provádění klíče.“ strojové učení Výpočet v téměř nulové energii je skokem vpřed pro budoucí systémy AI, “řekl vedoucí studie Volker J. Sorger, Ph.D., profesor Rhines v polovodičové fotonice University of Florida. „To je zásadní pro udržení zvyšování schopností AI v nadcházejících letech.“
„Je to poprvé, kdy někdo dal tento typ optického výpočtu na čip a aplikoval ho na neuronovou síť AI,“ řekl Hangbo Yang, Ph.D., výzkumný docent ve Sorgerově skupině na UF a spoluautor studie.
Sorgerův tým spolupracoval s vědci na Floridském polovodičním institutu UF Florida, University of California, Los Angeles a George Washington University. Tým zveřejnil svá zjištění 8. září v časopise Pokročilá fotonika.
Prototypový čip používá dvě sady miniaturních objektivů Fresnel pomocí standardních výrobních procesů. Tyto dvourozměrné verze stejných čoček, které se nacházejí v majách, jsou jen zlomkem šířky lidských vlasů. Data strojového učení, například z obrazu nebo jiných úkolů rozpoznávání vzorů, jsou přeměněna na laserové světlo na čipu a procházejí čočkami. Výsledky jsou poté převedeny zpět na digitální signál pro dokončení úkolu AI.
Výhody optického výpočtu
Tento konvoluční systém založený na čočkách je nejen výpočetnější efektivní, ale také zkracuje dobu výpočtu. Použití světla místo elektřiny má také jiné výhody. Sorgerova skupina navrhla čip, který by mohl paralelně používat různé barevné lasery ke zpracování více datových toků.
„Můžeme mít více vlnových délek nebo barev světla procházející čočkou současně,“ řekl Yang. „To je klíčovou výhodou fotoniky.“
Výrobci čipů, jako je vedoucí průmyslu NVIDIA, již začleňují optické prvky do jiných částí jejich systémů AI, což by mohlo zvýšit přidání konvolučních čoček plynulejší.
„V blízké budoucnosti se Optics založená na Chip stane klíčovou součástí každého čipu AI, který používáme denně,“ řekl Sorger, který je také zástupcem ředitele strategických iniciativ na Florida Semiconductor Institute. „A optický výpočet AI je další.“
Reference: „Fotonická Fourierova transformace bez téměř energie pro zrychlení konvoluce“ od Hangbo Yang, Nicola Peserico, Shurui LI, Xiaoxuan MA, Russell Lt Schwartz, Mostafa Hosseini, Aydin Babakhani, Chee Wei Wong, Chee Wei Wong, Puneet a Volker J. Sorger, 8. září 20225 Pokročilá fotonika.
Dva: 10.1117/1.ap.7.5.056007
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
