Прорывной процессор позволит ИИ выполнять вычисления со скоростью света
Современные системы искусственного интеллекта должны молниеносно анализировать колоссальные объемы первичных данных. Умение своевременно выделять важные элементы из общего потока стало решающим фактором успеха таких технологий. Между тем традиционные цифровые процессоры исчерпали физические пределы своих возможностей. Современные электронные схемы уже не способны значительно снижать задержку или увеличивать производительность настолько, чтобы справляться с высокими нагрузками от новейших приложений, оперирующих гигантскими наборами данных.
Новое решение специалисты увидели в технологиях, основанных на свете. Оптические вычисления, позволяющие заменить электрический ток световыми волнами для сложных операций, обеспечивают резкое повышение скорости обработки и снижение потребления энергии, пишет ScienceDaily. Одной из перспективных разработок в данном направлении являются оптические дифракционные операторы — тонкие пластины, способные проводить математические расчеты при взаимодействии с ними света. Данные схемы позволяют производить одновременную обработку большого числа сигналов при минимальных затратах энергии. Вместе с тем поддержание устойчивого лазерного излучения, необходимого для оптических вычислений на высоких частотах (более 10 ГГц), остается весьма непростой технической проблемой.
Специалисты под руководством профессора Хунвэя Чена из Университета Цинхуа предложили инновационное решение — устройство под названием Optical Feature Extraction Engine (OFE2). Разработанная система продемонстрировала уникальный подход к быстрому извлечению важнейших признаков. Главное достоинство OFE2 — особая конструкция блока подготовки данных. Когда подготовка завершена, обработанные оптические сигналы попадают в дифракционный оператор, ответственный за выделение ключевых элементов. Подобно классической операции умножения матрицы на вектор, наложение световых волн создает яркие точки в определенных местах, соответствующие важным характеристикам входных данных. За счет точной настройки фазы входящего света, OFE2 способен оперативно реагировать на минимальные изменения входящей информации.
При функционировании на частоте 12,5 ГГц OFE2 производит одно умножение матрицы на вектор всего за 250,5 пикосекунд — лучший показатель среди существующих аналогов. «Наша разработка ставит важнейшую веху в эволюции интегральных оптических дифракционных вычислений, впервые позволив выйти за рамки ограничения в 10 ГГц для практических применений», — комментирует профессор Чен.
Устройство испытали в различных сферах. Например, при анализе изображений OFE2 показал отличную способность детектировать границы объектов, повышая качество разделения деталей и улучшая точность задач вроде идентификации тканей организма на снимках компьютерной томографии. Кроме того, OFE2 был проверен в финансовом секторе, где он проявил отличные способности по принятию быстрых решений на основе текущих рыночных условий. Оптимизация стратегии позволила OFE2 мгновенно преобразовывать поступающую рыночную информацию в конкретные рекомендации по покупкам и продажам, что обеспечило значительное увеличение доходов. Вычисления, происходящие со скоростью света, позволяют трейдерам незамедлительно реагировать на любые изменения на рынке.
Результаты исследования показывают радикально новый подход к вычислительным технологиям. Перевод наиболее затратных процедур обработки данных с энергетически дорогостоящих кремниевых схем на эффективные фотонные системы, такие как OFE2, откроют дорогу к созданию новой эпохи эффективного и экономичного искусственного интеллекта, работающего в реальном времени.
Ранее физики зафиксировали температуру первичной плазмы после Большого взрыва.
