Ученые создали чип, который использует световые волны, а не электричество

Инженеры Пенсильванского университета разработали новый чип, который использует световые волны, а не электричество, для выполнения сложных математических вычислений, необходимых для обучения ИИ. Этот чип потенциально может радикально ускорить скорость обработки компьютеров, а также снизить их энергопотребление. Он обеспечит скачок в скорости обработки и конфиденциальности данных.

В конструкции кремниево-фотонного (SiPh) чипа впервые объединены новаторские исследования лауреата медали Бенджамина Франклина и профессора Х. Недвилла Рэмси по манипулированию материалами на наноуровне для выполнения математических вычислений с использованием света — самого быстрого из возможных средств связи — с платформы SiPh, в которой используется кремний, дешевый и распространенный элемент, используемый для массового производства компьютерных чипов.

Взаимодействие световых волн с материей представляет собой один из возможных путей разработки компьютеров, которые преодолеют ограничения сегодняшних чипов, которые, основаны на тех же принципах, что и чипы первых дней компьютерной революции 1960-х годов.

Цель инженеров состояла в том, чтобы разработать платформу для выполнения так называемого умножения векторных матриц — основной математической операции при разработке и функционировании нейронных сетей — компьютерной архитектуры, которая лежит в основе современных инструментов искусственного интеллекта.

Вместо использования кремниевой пластины одинаковой высоты, «вы делаете кремний тоньше, скажем, на 150 нанометров», но только в определенных областях. Эти изменения высоты — без добавления каких-либо других материалов — обеспечивают средства контроля распространения света через чип, поскольку изменения высоты могут быть распределены, вызывая рассеивание света по определенным шаблонам, что позволяет чипу выполнять математические расчеты. со скоростью света.

По словам ученых, из-за ограничений, налагаемых коммерческим предприятием, производившим чипы, эта конструкция уже готова для коммерческого применения и потенциально может быть адаптирована для использования в графических процессорах (GPU), спрос на которые резко возрос с широким распространением чипов. «Они могут использовать платформу Silicon Photonics в качестве дополнения, — и тогда вы сможете ускорить обучение и классификацию».

Помимо более высокой скорости и меньшего энергопотребления, чип обладает преимуществами конфиденциальности: поскольку многие вычисления могут выполняться одновременно, не будет необходимости хранить конфиденциальную информацию в рабочей памяти компьютера, что сделает компьютер будущего, работающий на такой технологии, практически неуязвимым. «Никто не может взломать несуществующую память, чтобы получить доступ к вашей информации».

Генеральный директор OpenAI Сэм Альтман планирует привлечь около $7 трлн инвестиций для изменения мировой полупроводниковой промышленности. Средства будут направлены на устранение различных препятствий для роста OpenAI, включая нехватку дорогих чипов ИИ, необходимых для обучения больших языковых моделей.