Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια ανέπτυξαν ένα νέο φωτονικό τσιπ υπολογιστή, το οποίο επομένως χρησιμοποιεί φως αντί για ηλεκτρισμό για να λειτουργήσει. Αυτό θα μπορούσε να βελτιώσει την εκπαίδευση των μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης (AI) βελτιώνοντας την ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων και, πιο αποτελεσματικά, μειώνοντας την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται. Το επιστημονικό άρθρο σχετικά με αυτή την ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο Nature Photonics
Σήμερα, η ανθρωπότητα κατασκευάζει υπερυπολογιστές exascale ικανούς να εκτελούν ένα εκατομμύριο υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο. Αν και η κλίμακα των υπολογισμών έχει αυξηθεί, η υπολογιστική τεχνολογία εξακολουθεί να βασίζεται σε αρχές που χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1960.
Οι ερευνητές έχουν επίσης εργαστεί για την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων που βασίζονται στην κβαντική μηχανική, αλλά αυτοί οι υπολογιστές απέχουν ακόμη πολύ από το να είναι ευρέως διαθέσιμοι και παρουσιάζουν επίσης λειτουργικές δυσκολίες . Η πρόσφατη έκρηξη των μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης στην τεχνολογία οδήγησε σε ζήτηση για υπολογιστές ικανούς να επεξεργάζονται μεγάλα σύνολα πληροφοριών. Τα αναποτελεσματικά υπολογιστικά συστήματα, ωστόσο, οδηγούν σε υψηλή κατανάλωση ενέργειας.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Nader Enghata, καθηγητή στη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, σχεδίασε ένα τσιπ πυριτίου-φωτονικού (SiPh) ικανό να εκτελεί μαθηματικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας δέσμες φωτονίων, δηλαδή φωτός. Η ομάδα επέλεξε αυτή τη λύση επειδή συνδυάζει ευρέως διαθέσιμο υλικό με τα ταχύτερα μέσα μετάδοσης πληροφοριών.
Οι ερευνητές ήθελαν να σχεδιάσουν ένα τσιπ που θα μπορούσε να εκτελεί πολλαπλασιασμό διανυσμάτων και πινάκων. Αυτός είναι ένας κοινός μαθηματικός υπολογισμός, που χρησιμοποιείται ευρέως για την ανάπτυξη και τη λειτουργία νευρωνικών δικτύων, τα οποία είναι θεμελιώδη για την ανάπτυξη αρχιτεκτονικών που τροφοδοτούν τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης που αναπτύσσονται σήμερα.
Δεδομένου ότι το τσιπ είναι κατασκευασμένο από πυρίτιο, οι ερευνητές θα μπορούσαν να έχουν επανεφεύρει πλήρως τη διαδικασία κατασκευής. Αντίθετα, μείωσαν το ύψος του τσιπ σε συγκεκριμένες περιοχές για να ελέγξουν τον τρόπο με τον οποίο το φως ταξιδεύει στο εσωτερικό, με αποτέλεσμα τα φαρδιά τσιπ.
Ένα ευρύτερο τσιπ επιτρέπει στο φως να διασκορπιστεί σε όλο το τσιπ. Ωστόσο, ελέγχοντας τις διακυμάνσεις ύψους, η ερευνητική ομάδα εξασφάλισε ότι το φως μέσα στο τσιπ ταξίδευε μόνο σε ευθεία γραμμή.
Ένα μη παραβιασμένο τσιπ έτοιμο για χρήση
Για να δημιουργήσουν τα πρωτότυπα αυτού του τσιπ, οι ερευνητές στράφηκαν σε ένα χυτήριο που παράγει ήδη γοφούς τύπου SiPh. Ωστόσο, η στροφή σε αυτούς που ήδη παράγουν αυτό το είδος προϊόντος απαιτούσε μια διαδικασία εκβιομηχάνισης για την προσαρμογή των πρωτοτύπων και του προϊόντος στις τρέχουσες γραμμές παραγωγής. Αυτή η φάση επέτρεψε τώρα, δυνητικά, τη μαζική παραγωγή του φωτονικού τσιπ.
Ο Φιρούζ Αφλατούνι, αναπληρωτής καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Συστημάτων στο Πανεπιστήμιο, ο οποίος συμμετείχε επίσης στην έρευνα, είπε ότι τα τσιπ τους θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τις μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) που χρησιμοποιούν οι εταιρείες για να εκπαιδεύσουν και να ταξινομήσουν τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης τους. Ο αναπληρωτής καθηγητής συνιστά ότι η πλατφόρμα SiPh μπορεί να χρησιμεύσει ως συμπλήρωμα στην υπάρχουσα υποδομή που χρησιμοποιείται από εταιρείες τεχνητής νοημοσύνης.
Εκτός από την ταχύτερη εκτέλεση υπολογισμών και με λιγότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, τα τσιπ SiPh μπορούν επίσης να αντιμετωπίσουν προβλήματα απορρήτου δεδομένων. Δεδομένου ότι το τσιπ μπορεί να εκτελέσει πολλαπλούς υπολογισμούς παράλληλα, δεν υπάρχει ανάγκη αποθήκευσης πληροφοριών στη μνήμη εργασίας ενώ εκτελούνται οι υπολογισμοί. «Κανείς δεν μπορεί να εισβάλει σε ανύπαρκτο χώρο αποθήκευσης για να έχει πρόσβαση στις πληροφορίες σας», πρόσθεσε η Αφλατούνη σε δελτίο τύπου.
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων Οικονομικών Σεναρίων.
Το άρθρο φωτονικό τσιπ με βάση το πυρίτιο υπόσχεται εξαιρετική απόδοση και ασφάλεια προέρχεται από το Economic Scenario .
Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/chip-fotonico-a-base-di-silicio-promette-grandi-prestazioni-e-sicurezza/ στις Fri, 16 Feb 2024 20:41:34 +0000.