Искусственный интеллект теперь может двигаться со скоростью света благодаря инженерам Пенсильванского университета.
Ученые представили новый тип компьютерного чипа, который потенциально может значительно повысить скорость и эффективность систем искусственного интеллекта. В отличие от традиционных чипов, которые полагаются на электрические сигналы, этот инновационный кремниево-фотонный (SiPh) чип использует световые волны для выполнения сложных математических вычислений, что обещает совершить революцию в вычислительной мощности и энергопотреблении компьютеров.
Дизайн чипа является кульминацией новаторских исследований Надера Энгеты, лауреата медали Бенджамина Франклина и профессора Х. Недвилла Рэмси из Пенсильванского университета, который возглавлял разработки в области манипулирования материалами на наноуровне, чтобы обеспечить возможность вычислений с помощью света — самой быстрой доступной среды связи. Этот прорыв объединяет работу Энгеты с платформой SiPh, в которой для массового производства чипов используется кремний, широко доступный и недорогой элемент .
Скорость света составляет 186 000 миль в секунду.
Искусственный интеллект — это широкий термин, описывающий технологию, которая позволяет машинам имитировать когнитивные способности человека, такие как обучение и решение проблем.
Основным ингредиентом компьютерных чипов является кремний, очень распространенный элемент, который в изобилии содержится в песке.
Сегодняшние компьютеры, фундаментальная конструкция которых практически не изменилась с 1960-х годов, сталкиваются с ограничениями, которые новый чип SiPh стремится преодолеть, используя взаимодействие между световыми волнами и материей. Совместное исследование команды Энгеты и группы Фируза Афлатуни, доцента кафедры электротехники и системотехники Пенсильванского университета, демонстрирует разработку чипа.
Исследователи сосредоточились на совершенствовании процесса умножения векторных матриц — критической операции в нейронных сетях , которые являются основой современных инструментов искусственного интеллекта. Изменяя толщину кремния в определенных областях — вплоть до 150 нанометров — без введения новых материалов, чип может манипулировать светом, рассеивая его по определенным шаблонам. Этот подход позволяет выполнять вычисления со скоростью света , что является значительным шагом вперед в эффективности обработки.
По словам Афлатуни, одним из примечательных аспектов этой конструкции является ее готовность к коммерческому применению, особенно в графических процессорах (GPU), которые пользуются большим спросом для разработки искусственного интеллекта. Совместимость платформы SiPh с существующей технологией графического процессора означает, что ее можно легко интегрировать для улучшения задач обучения и классификации ИИ, предлагая более высокие скорости и снижение энергопотребления.
«Они могут использовать платформу Silicon Photonics в качестве дополнения, и тогда вы сможете ускорить обучение и классификацию», — говорит Афлатуни.
Помимо преимуществ в производительности, чип также обещает повышенную конфиденциальность данных. Одновременное выполнение нескольких вычислений устраняет необходимость хранить конфиденциальные данные в рабочей памяти компьютера, тем самым защищая от потенциальных взломов.
«Никто не может взломать несуществующую память, чтобы получить доступ к вашей информации», — отмечает Афлатуни.
Это исследование, проведенное в Школе инженерных и прикладных наук Пенсильванского университета, получило поддержку как Управления научных исследований ВВС США, так и Управления военно-морских исследований США. Значение исследования выходит за рамки более быстрых и эффективных вычислений. Оно представляет собой значительный шаг на пути к созданию компьютеров, которые не только более мощные, но также более безопасные и экологически чистые.
