Системы искусственного интеллекта становятся все более сложными и энергозатратными, что вызывает серьезные вопросы об их устойчивости. Решение предложила команда из университета Флориды, чья работа опубликована в журнале Advanced Photonics. Исследователи разработали кремниевый чип, который использует свет наряду с электричеством, выполняя одну из самых ресурсоемких операций — свертку, ключевой элемент нейронных сетей.
Свертка позволяет системам ИИ распознавать закономерности в изображениях, текстах и видеопотоке. Обычно для этого требуются мощные процессоры и значительные энергозатраты. Новый чип интегрирует оптические компоненты прямо в кремниевую структуру. Лазерный луч проходит через миниатюрные линзы Френеля, сверхтонкие аналоги линз из маяков, и выполняет математическое преобразование. Затем световой сигнал переводится обратно в цифровую форму.
Испытания показали, что прототип способен классифицировать рукописные цифры с точностью около 98%, что сопоставимо с обычными электронными системами. При этом энергопотребление оказалось значительно ниже.
«Выполнение вычислений машинного обучения практически без затрат энергии — шаг к будущим системам ИИ», — отметил руководитель проекта профессор Фолькер Зоргер.
Устройство способно одновременно обрабатывать несколько потоков данных с помощью лазеров разных длин волн — метод, известный как мультиплексирование. Это дает возможность масштабировать вычисления без роста энергозатрат.
Разработка велась совместно с Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе и университетом Джорджа Вашингтона. Авторы уверены, что интеграция фотонных элементов в чипы ИИ станет нормой в ближайшие годы. Производители микропроцессоров уже используют оптические технологии, что упростит внедрение подобных решений.
По словам исследователей, фотоника позволит сделать ИИ не только быстрее, но и гораздо устойчивее к растущему энергопотреблению. Это может стать ключом к созданию «зеленых» вычислительных систем следующего поколения.
Ранее Наука Mail рассказала о том, как брак в кристалле неожиданно ускорил работу электроники.
