Onderzoekers van de Universiteit van Florida hebben een nieuwe chip ontwikkeld die licht gebruikt in plaats van elektriciteit om een van de meest krachtige taken in kunstmatige intelligentie uit te voeren, een doorbraak die kan helpen het groeiende energieverbruik van complexe AI-modellen aan te pakken. Het onderzoek, gerapporteerd in Geavanceerde fotonicabeschrijft een systeem dat het energieverbruik drastisch vermindert en de verwerking versnelt. Naarmate AI -systemen centraal staan in technologie, vormt hun elektriciteitsverbruik aanzienlijke uitdagingen voor duurzaamheid. Deze nieuwe chip biedt een potentiële oplossing door optische componenten rechtstreeks op een siliciumchip te integreren om een kern -AI -functie te verwerken.
Hoe de optische chip werkt
De chip is specifiek ontworpen om convolutiebewerkingen uit te voeren, een fundamenteel proces in machine learning waarmee AI -systemen patronen kunnen detecteren in afbeeldingen, video en tekst. Deze bewerkingen vereisen meestal een grote hoeveelheid rekenkracht. Het nieuwe systeem voert deze convoluties uit met behulp van laserlicht en microscopische lenzen. Gegevens van machine learning worden eerst omgezet in laserlicht op de chip. Dit licht gaat vervolgens door twee sets miniatuur Fresnel -lenzen – flat, ultrathineversies van de lenzen die in vuurtorens worden gevonden – die rechtstreeks op de chip zijn geëtst en smaller zijn dan een menselijk haar. Deze lenzen voeren de wiskundige transformatie uit en het resultaat wordt vervolgens teruggebracht in een digitaal signaal om de AI -taak te voltooien.
“Het uitvoeren van een belangrijke berekening van machine learning bij bijna nul energie is een sprong voorwaarts voor toekomstige AI -systemen. Dit is van cruciaal belang om de AI -mogelijkheden in de komende jaren op te schalen.”
zei studieleider Volker J. Sorger, professor aan de Universiteit van Florida.
Prestaties en voordelen
In tests heeft de prototype -chip met succes handgeschreven cijfers geclassificeerd met ongeveer 98 procent nauwkeurigheid, een prestatieniveau vergelijkbaar met traditionele elektronische chips. Een belangrijk voordeel van de fotonische aanpak is het vermogen om meerdere gegevensstromen tegelijkertijd te verwerken. Door lasers van verschillende kleuren te gebruiken, een techniek die bekend staat als multiplexing van de golflengte, kan de chip verschillende bewerkingen tegelijkertijd verwerken. “We kunnen meerdere golflengten of kleuren hebben, van licht dat tegelijkertijd door de lens gaat,” zei Hangbo Yang, een universitair hoofddocent en co-auteur van de studie. “Dat is een belangrijk voordeel van fotonica.”
Toekomstige integratie
Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met het Florida Semiconductor Institute, UCLA en George Washington University. De onderzoekers merkten op dat grote chipfabrikanten zoals Nvidia al optische elementen gebruiken in sommige van hun AI -systemen, die de integratie van deze nieuwe technologie kunnen vergemakkelijken. “In de nabije toekomst wordt op chip gebaseerde optica een belangrijk onderdeel van elke AI-chip die we dagelijks gebruiken,” zei Sorger. “En optisch AI -computergebruik is de volgende.”
