Это существенно увеличит скорость и снизит затраты на разработку ИИ
Физики из Китая и Финляндии разработали метод, который позволяет проводить вычисления с использованием так называемых тензоров — специальных векторных математических объектов, применяемых в системах ИИ, с минимальными энергетическими затратами и со скоростью света. Это существенно увеличит скорость и снизит затраты на разработку ИИ.
«Созданный нами метод позволяет выполнять те же операции, которые осуществляют современные графические процессоры при расчетах, связанных с памятью и сверткой, но при этом эти вычисления проходят с помощью фотонов и на скорости света. Мы используем физические свойства света для одновременного выполнения множества шагов вычислений», — пояснил научный сотрудник Университета Аалто Чжан Юйфэн.
Созданный учеными оптический чип состоит из лазеров, линз, пространственных и фазовых модуляторов света. Они используются для кодирования в фазовых и амплитудных характеристиках лазерных лучей математических матриц, применяемых в ИИ-вычислениях. Затем ученые заставляют эти лучи взаимодействовать особым образом, что приводит к образованию нового потока света, содержащего результаты перемножения матриц и тензорных вычислений, которые считываются с помощью обычного фотосенсора.
«Представьте, что вы работаете на таможне, где вы проверяете и сортируете посылки с помощью множества устройств. Обычно эти процедуры выполняются поэтапно для каждой посылки. Наш оптический подход объединяет все посылки и устройства в одно целое, что позволяет за один шаг вычислений, одно прохождение света через наше устройство, провести всю «сортировку» и проверку содержимого одновременно и мгновенно», — добавил Чжан Юйфэн.
Для проверки эффективности этого метода ученые провели тензорные вычисления с пятью десятками матриц случайных размеров и использовали систему для обучения ИИ на распознавание изображений. Сравнение результатов оптических расчетов с данными, полученными с помощью классических графических процессоров, подтвердило работоспособность новой системы и ее значительное снижение потребления энергии по сравнению с традиционными электронными чипами.
По словам исследователей, для создания подобных тензорных вычислителей не требуется специализированное оборудование и особые условия для изготовления чипов, что делает возможным реализацию этой формы фотонных вычислений практически на любой аппаратной платформе, разрабатываемой в мире. Это позволит значительно снизить затраты на разработку ИИ и повысить его энергоэффективность в ближайшем будущем.
О фотонных компьютерах
Долгое время вычислительные мощности и объемы памяти компьютеров удваивались каждые два года, однако в последние годы темпы развития полупроводниковой электроники значительно замедлились, так как размеры транзисторов уже приближаются к атомам. Физики и инженеры пытаются заменить электронные логические схемы на световые аналоги, но этому мешают две проблемы — сложность управления движением света в миниатюрных чипах и отсутствие надежных систем хранения информации в световом виде.
Фото: hi-tech.mail.ru