Ученые из Университета Сиднея представили прототип нанофотонного чипа, который кардинально меняет подход к вычислениям искусственного интеллекта. Вместо использования электрических сигналов устройство выполняет операции с помощью света, проходящего через наноструктуры толщиной с человеческий волос.
Традиционные процессоры создают тепло из-за сопротивления при движении электронов, что требует энергоемких систем охлаждения. Фотонный чип решает эту проблему: свет проходит через материалы без электрического сопротивления, что значительно снижает тепловыделение и потребление энергии.
Каждая операция выполняется за пикосекунды (триллионные доли секунды), что делает вычисления исключительно быстрыми. Архитектура чипа организована как нейронная сеть, где физическая структура наноструктур выполняет функции искусственных нейронов.
Для проверки эффективности исследователи обучили чип классифицировать более 10 000 биомедицинских изображений, включая МРТ-сканы груди, грудной клетки и брюшной полости. В ходе лабораторных экспериментов фотонная нейронная сеть показала точность распознавания от 90% до 99%.
Профессор Сяоке И, руководитель исследовательской группы по фотонике, отмечает: «Мы переосмыслили, как фотоника может быть использована для создания новых энергоэффективных и сверхбыстрых процессоров. Искусственный интеллект все больше ограничивается потреблением энергии, а наше исследование выполняет нейронные вычисления с помощью света».
Технология может помочь решить одну из главных проблем расширения инфраструктуры ИИ - огромное энергопотребление дата-центров. Следующим шагом ученых станет масштабирование дизайна для создания более крупных фотонных нейронных сетей, способных обрабатывать сложные наборы данных.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, открывает перспективы для создания более быстрого и энергоэффективного аппаратного обеспечения для будущих систем искусственного интеллекта.