Los chips fotónicos aumentan la velocidad y la eficiencia informática para abordar la creciente demanda

Se muestra que los chips de computadora que combinan el uso de la luz y la electricidad aumentan el rendimiento computacional, al tiempo que reducen el consumo de energía, en comparación con los chips electrónicos convencionales. Las chips de computación fotónica, descritas en dos documentos en Naturaleza Esta semana, podría abordar las crecientes demandas informáticas impulsadas por el avance de la tecnología de inteligencia artificial.

El crecimiento en la complejidad de la inteligencia artificial y los modelos de aprendizaje profundo está empujando la computación electrónica convencional a sus límites y tiene demandas de energía cada vez mayores. La computación fotónica, que utiliza fotones en lugar de electrones, presenta una solución potencial a estos desafíos.

La multiplicación y la acumulación, operaciones computacionales centrales para la inteligencia artificial) se pueden realizar más rápido y de manera más eficiente utilizando circuitos fotónicos. Tales ventajas han sido difíciles de demostrar en hardware que integra chips fotónicos en la electrónica convencional, pero dos documentos nuevos sondean el rendimiento de los chips de computación fotónica integrados con la electrónica de silicio.

Bo Peng y colegas demostrar Un acelerador fotónico, llamado ritmo, que permite una computación de latencia muy baja, una medida de la velocidad computacional que es importante para el procesamiento en tiempo real.

El acelerador a gran escala, que comprende más de 16,000 componentes fotónicos en una matriz de 64 x 64, permite la computación de alta velocidad (hasta 1 GHz) y demuestra hasta una reducción de hasta 500 veces en una latencia mínima en comparación con circuitos de pequeña escala o componentes fotónicos únicos. Se muestra que PACE resuelve problemas computacionales duros conocidos como problemas de esencia, lo que demuestra la viabilidad del sistema para aplicaciones del mundo real.

En un papel independienteNicholas Harris y sus colegas describen un procesador fotónico que puede implementar eficientemente modelos de IA con alta precisión. El procesador, que consta de cuatro matrices de 128 x 128, puede ejecutar el modelo de procesamiento del lenguaje natural Bert y una red neuronal llamada Resnet (utilizada para el procesamiento de imágenes) a precisiones similares a las de los procesadores electrónicos convencionales.

Los autores muestran que su procesador fotónico tiene una variedad de aplicaciones, incluida la generación de texto similar a Shakespeare, clasificando con precisión las reseñas de películas y jugar juegos clásicos de computadora Atari como Pac-Man.

Ambos equipos sugieren que sus sistemas son escalables, aunque se necesita una optimización adicional.

«La computación fotónica ha estado en proceso durante décadas, pero estas demostraciones podrían significar que finalmente estamos a punto de aprovechar el poder de la luz para construir sistemas de computación más potentes y eficientes en energía», señala Anthony Rizzo en un acompañamiento Artículo de noticias y opiniones.