Chip AI baru yang ditenagai oleh cahaya, bukan listrik, memberikan penghematan energi besar -besaran sambil mencocokkan kinerja konvensional.
Sekelompok insinyur telah menciptakan chip komputer terobosan yang bergantung pada cahaya daripada listrik untuk melaksanakan salah satu fungsi yang paling menarik energi di dalam kecerdasan buatan: Mengidentifikasi gambar dan mendeteksi pola.
Dengan bergeser ke cahaya, chip membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit, mencapai efisiensi yang 10 hingga 100 kali lebih besar dari chip saat ini menjalankan jenis perhitungan yang sama. Inovasi ini dapat memudahkan tempat -tempat AI regangan besar -besaran di jaringan listrik sambil juga mendukung pengembangan model AI yang lebih maju dan mampu.
Operasi kunci yang terlibat dikenal sebagai “konvolusi,” proses pusat bagaimana AI menginterpretasikan foto, video, dan bahkan bahasa tertulis. Saat ini, konvolusi sangat padat sumber daya dan memakan waktu. Desain baru memecahkan ini dengan mengintegrasikan laser dan lensa kecil langsung ke papan sirkuit, memungkinkan chip untuk menyelesaikan perhitungan ini dengan energi yang jauh lebih sedikit dan kecepatan yang lebih besar.
Dalam uji coba awal, chip mencapai sekitar 98% ketepatan Saat mengenali angka tulisan tangan, mencocokkan kinerja chip elektronik konvensional.
Lompatan ke depan dalam efisiensi AI
“Melakukan kunci Pembelajaran Mesin Perhitungan pada Energy Near-Zero adalah lompatan ke depan untuk sistem AI di masa depan, ”kata pemimpin studi Volker J. Sorger, Ph.D., Rhines Endowed Professor di semikonduktor fotonik di Universitas Florida. “Ini sangat penting untuk terus meningkatkan kemampuan AI di tahun -tahun mendatang.”
“Ini adalah pertama kalinya siapa pun menempatkan jenis perhitungan optik ini pada chip dan menerapkannya pada jaringan saraf AI,” kata Hangbo Yang, Ph.D., seorang profesor rekan penelitian dalam kelompok Sorger di UF dan rekan penulis penelitian.
Tim Sorger berkolaborasi dengan para peneliti di UF’s Florida Semiconductor Institute, University of California, Los Angeles dan George Washington University saat belajar. Tim menerbitkan temuan mereka pada 8 September di jurnal Fotonik canggih.
Chip prototipe menggunakan dua set lensa fresnel miniatur menggunakan proses manufaktur standar. Versi dua dimensi dari lensa yang sama yang ditemukan di mercusuar ini hanyalah sebagian kecil dari lebar rambut manusia. Data pembelajaran mesin, seperti dari gambar atau tugas pengakuan pola lainnya, dikonversi menjadi lampu laser pada chip dan melewati lensa. Hasilnya kemudian dikonversi kembali menjadi sinyal digital untuk menyelesaikan tugas AI.
Keuntungan dari komputasi optik
Sistem konvolusi berbasis lensa ini tidak hanya lebih efisien secara komputasi, tetapi juga mengurangi waktu komputasi. Menggunakan cahaya alih -alih listrik memiliki manfaat lain juga. Grup Sorger merancang chip yang dapat menggunakan laser berwarna berbeda untuk memproses beberapa aliran data secara paralel.
“Kita dapat memiliki beberapa panjang gelombang, atau warna, cahaya yang melewati lensa secara bersamaan,” kata Yang. “Itu keuntungan utama dari fotonik.”
Produsen chip, seperti pemimpin industri NVIDIA, sudah memasukkan elemen optik ke bagian lain dari sistem AI mereka, yang dapat membuat penambahan lensa konvolusi lebih mulus.
“Dalam waktu dekat, optik berbasis chip akan menjadi bagian penting dari setiap chip AI yang kami gunakan setiap hari,” kata Sorger, yang juga wakil direktur untuk inisiatif strategis di Florida Semiconductor Institute. “Dan komputasi AI optik adalah yang berikutnya.”
Referensi: “Fotonik Foxier Fotimon yang hampir berenergi hampir berenergi untuk akselerasi operasi konvolusi” oleh Hangbo Yang, Nicola Peserico, Shurui Li, Xiaoxuan MA, Russell Letnan Schwartz, Mostafa Hosseini, Aydin Babakhani, Chee Wei Wong, Puneet Gupta dan Volker J. J. Fotonik canggih.
Dua: 10.1117/1.ap.7.5.056007
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
