Чип работающий на световых волнах

Группа инженеров представила инновационный чип, использующий свет вместо электричества для выполнения сложных математических операций, необходимых при обучении систем искусственного интеллекта. Этот подход обещает не только значительно ускорить вычислительные процессы, но и снизить энергозатраты компьютеров.

Основой этой разработки стал кремниево-фотонный (SiPh) чип, сочетающий передовые методы манипулирования наноматериалами для проведения математических вычислений с использованием света — самого быстрого носителя информации. Эта технология соединена с кремниевой платформой, базирующейся на широко доступном и недорогом материале, который уже применяется в массовом производстве микрочипов.

Использование световых волн для взаимодействия с материалами открывает перспективу создания компьютеров, способных преодолеть ограничения современных полупроводниковых технологий, корни которых уходят в 1960-е годы, эпоху зарождения компьютерной революции.

О своих результатах исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics. Главной задачей команды стало создание платформы для выполнения операции умножения матриц на векторы — базового математического процесса, лежащего в основе работы нейронных сетей, ключевой архитектуры современных систем искусственного интеллекта.

Для достижения этой цели инженеры изменили традиционную конструкцию кремниевых пластин. Вместо стандартной высоты они сделали кремний тоньше — до 150 нанометров — в отдельных областях. Такие изменения, даже без добавления новых материалов, позволяют контролировать движение света внутри чипа. Эти варьирующиеся по высоте участки направляют световые волны таким образом, чтобы они рассеивались по заданным шаблонам, что позволяет выполнять вычисления со скоростью света.

Исследователи подчеркивают, что разработка уже готова к внедрению в коммерческих продуктах, благодаря сотрудничеству с промышленным предприятием, которое произвело чип. Технология может быть адаптирована для использования в графических процессорах (GPU), спрос на которые стремительно растет в связи с развитием ИИ. Кремниево-фотонная платформа может выступать в роли вспомогательной технологии, ускоряющей процессы обучения и классификации в нейронных сетях.

Помимо очевидных преимуществ в скорости и энергоэффективности, новый чип также предлагает высокий уровень конфиденциальности. Благодаря способности выполнять многие вычисления одновременно, отпадает необходимость сохранять данные в оперативной памяти. Это делает компьютеры, основанные на такой технологии, практически невосприимчивыми к кибератакам. "Невозможно взломать память, которой не существует," — заявляют исследователи, подчеркивая уникальные свойства новой системы.