Nový čip na báze svetla je 100-krát efektívnejší a výrazne zlacní využívanie AI

Súčasný rozmach umelej inteligencie (AI) je poháňaný obrovským a neustále rastúcim výkonom, ktorý si však vyberá svoju daň. Dátové centrá, ktoré trénujú a prevádzkujú najmodernejšie modely AI, spotrebúvajú astronomické množstvo elektrickej energie, čo predstavuje nielen ekonomickú, ale aj ekologickú záťaž.

^{Zdroj Foto: University of Florida}

V reakcii na túto blížiacu sa energetickú krízu predstavili výskumníci z Floridskej univerzity revolučný koncept, ktorý by mohol zmeniť pravidlá hry. Vyvinuli nový typ čipu, ktorý na vykonávanie kľúčových výpočtov pre AI nepoužíva elektrinu, ale svetlo, a dosahuje tak až 100-násobne vyššiu efektivitu.  

Základný rozdiel medzi tradičným elektronickým a novým fotonickým výpočtovým systémom spočíva vo fyzikálnych princípoch. Elektróny pohybujúce sa medenými vodičmi narážajú na odpor, čím sa stráca energia vo forme tepla, zatiaľ čo fotóny, častice svetla, sa pohybujú optickými dráhami takmer bez odporu a strát.

Tento nový čip využíva svetlo na vykonávanie takzvaných konvolučných operácií, čo je základná matematická funkcia, ktorá tvorí jadro mnohých neurónových sietí, najmä tých, ktoré sa používajú na rozpoznávanie obrazu. Proces funguje tak, že dáta strojového učenia sa najprv prevedú na laserové svetlo.  

Svetlo následne prechádza cez sústavu dvoch miniatúrnych Fresnelových šošoviek, ktoré sú užšie ako ľudský vlas a vykonávajú požadovanú matematickú transformáciu. Výsledok je potom opäť premenený na digitálny signál a spracovaný.  

Kľúčovým aspektom, ktorý naznačuje rýchlu cestu ku komerčnému využitiu, je skutočnosť, že tieto špeciálne šošovky sa vyrábajú pomocou štandardných techník polovodičovej výroby. To znamená, že na ich produkciu nie sú potrebné exotické a drahé nové technológie, ale je možné prispôsobiť existujúce výrobné linky.

Aby vedci dokázali, že obrovské zvýšenie efektivity nejde na úkor presnosti, podrobili prototyp čipu testom. Úlohou bolo klasifikovať ručne písané číslice, v čom čip dosiahol presnosť približne 98 percent, čo je plne porovnateľné s tradičnými elektronickými čipmi.  

Dizajn čipu navyše otvára dvere k forme hyper-paralelizmu, ktorá je pre elektroniku nedosiahnuteľná. Vďaka technike nazývanej vlnový multiplexing dokáže čip spracovávať viacero dátových tokov súčasne pomocou laserov rôznych farieb, čo dramaticky zvyšuje jeho výpočtovú kapacitu.  

Na výskume sa podieľali aj prestížne inštitúcie ako UCLA a George Washington University, čo podčiarkuje jeho dôležitosť. Spoločnosti ako NVIDIA už dnes integrujú optické prvky do niektorých častí svojich AI systémov, čo by mohlo integráciu tejto novej technológie výrazne urýchliť.

Zdroj: sciencedaily.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}