• TWEAK
• Hardware
• Processor

AI Computing ved lyshastighed

Ingeniører fra Penn har udviklet en ny chip, der anvender lysbølger i stedet for elektricitet til at udføre den komplekse matematik, der er afgørende for træning af AI. Chippet har potentialet til radikalt at accelerere computeres behandlingshastighed, mens det også reducerer deres energiforbrug. Designet af den silicium-fotoniske (SiPh) chip er den første til at sammenbringe den banebrydende forskning af Benjamin Franklin Medal Laureate og H. Nedwill Ramsey professor Nader Engheta i at manipulere materialer på nanoskala for at udføre matematiske beregninger ved hjælp af lys - den hurtigst mulige kommunikationsmiddel - med SiPh-platformen, der bruger silicium, det billige og rigeligt tilgængelige element, der allerede bruges til at masseproducere computerchips. 

Interaktionen mellem lysbølger og stof repræsenterer en mulig vej til udvikling af computere, der overgår begrænsningerne i dagens chips, som i det væsentlige er baseret på de samme principper som chips fra de tidligste dage af computerrevolutionen i 1960'erne. I en artikel i Nature Photonics beskriver Enghetas gruppe, sammen med Firooz Aflatouni, lektor i elektrisk og systemteknik, udviklingen af den nye chip. 

"Vi besluttede at slå vores kræfter sammen og udnytter det faktum, at Aflatounis forskningsgruppe har pioneret nanoskala silicium-enheder" siger Engheta. Der er mange udfordringer forbundet med udviklingen af denne nye type chip. En af de største udfordringer er at finde en måde at styre lysbølgernes bevægelse på chippen. Hertil forklarer Engheta: "I stedet for at bruge en siliciumplade af ensartet højde, gør du siliciumet tyndere, helt ned til 150 nanometer," men kun i specifikke regioner. 

Disse variationer i højde - uden tilsætning af andre materialer - giver en mulighed for at styre lysbølgernes bevægelse gennem chippen, da højdevariationerne kan fordeles for at forårsage lys til at sprede sig i specifikke mønstre. Det giver chippen mulighed for at udføre matematiske beregninger med lysets hastighed. Da den nye chip i princippet anvender samme materialer som eksisterende chips, siger Aflatouni, er dette design allerede klar til kommercielle applikationer og kunne potentielt tilpasses til brug i grafiske processorenheder (GPU'er), hvis efterspørgsel er steget i takt med den udbredte interesse for at udvikle nye AI-systemer. "De kan bruge siliciumfotonikplatformen som en tilføjelse," siger Aflatouni, "og så kunne du fremskynde træning og klassificering." Ud over hurtigere hastighed og mindre energiforbrug har Engheta og Aflatounis chip også privatlivsfordele: eftersom mange beregninger kan foregå samtidig, vil der ikke være behov for at gemme følsomme oplysninger i computerens arbejdshukommelse, hvilket gør en fremtidig computer drevet af en sådan teknologi stort set uhackelig. "Ingen kan hacke sig ind i en ikke-eksisterende hukommelse for at få adgang til dine oplysninger," siger Aflatouni.