Екип от изследователи от Huazhong University of Science and Technology (HUST) и Shanghai Jiao Tong University демонстрира забележителна нова парадигма за фотонни изчисления: програмируеми триизмерни невронни мрежи, написани директно в стъкло с помощта на ултрабързи лазери. Работата, публикувана под името на архитектурата LAMP – съкращение от Lantern-shaped Adaptive Multifunctional Photonic computing – може да посочи пътя към високоразмерен AI извод и обработка на сигнали, които оставят електронните чипове в прахта.
Фотонното изчисление заменя електроните с фотони като носител на информация. Светлината се разпространява по-бързо от електрическите сигнали, генерира далеч по-малко топлина и – което е изключително важно – поддържа паралелно кодиране на данни в множество физически измерения, като дължина на вълната, фаза и поляризация едновременно. Това прави фотониката естествено подходяща за тежките работни натоварвания с умножение на матрици, които доминират в съвременния изкуствен интелект. Тесното място винаги е било програмируемостта: повечето фотонни чипове са произведени като статични вериги, свързани за една задача и след това замразени в силиций.
Архитектурата LAMP разбива това ограничение. Използвайки фемтосекундно лазерно директно писане – ултракъси импулси, които променят индекса на пречупване на стъклото в микроскопичен мащаб – екипът гравира сложни триизмерни вълноводни структури директно в стъклен субстрат. Тези вълноводни решетки образуват фотонна невронна мрежа, чиито връзки могат да бъдат преконфигурирани оптично, позволявайки на един и същ физически чип да изпълнява различни задачи за извод без никакви промени в основния хардуер.
Защо стъкло? Материалът предлага изключителна оптична чистота, термична стабилност и механична твърдост – всичко това от решаващо значение за насочване на фотони с минимални загуби по сложни 3D пътеки. И тъй като процесът на писане е субтрактивен само по време на производството (лазерът модифицира стъклото вътрешно, оставяйки повърхността непокътната), полученото устройство е монолитен блок от прозрачен материал без движещи се части и без наслоен монтаж.
Последствията са значителни. Високоизмерни данни – хиперизмерни вектори, сливане на многоканални сензори, спектрални изображения – могат да бъдат обработени директно върху чипа, без да бъдат сплескани в 1D представяния, както изисква конвенционалната електроника. Изследователите, ръководени от проф. Zhang Xinliang и проф. Dong Jianji от HUST заедно с проф. Tang Hao от SJTU, виждат приложения в ускоряването на изводите на AI, оптичната обработка на сигнала в реално време и оптичните невронни мрежи от следващо поколение, които могат да работят със скорости и енергийна ефективност извън обсега на CMOS.
Докато комерсиалното внедряване остава на години – производството на фемтосекунден лазер е бавно и скъпо в мащаб – архитектурата на LAMP доказва, че програмируемото, триизмерно фотонно изчисление вътре в стъкло е не само възможно, но и практично. Това е вид основополагащ пробив, който променя пътната карта за това как може да изглежда един AI чип.
Source link
Like this:
Like Loading…
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта