Нов оптичен чип разпознава символи, подобни на букви, със скорост 1,75 млрд. знака в секунда (снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи от Университета в Пенсилвания разработиха нов и мощен оптичен чип, който може да обработва почти 2 милиарда изображения в секунда. Устройството е съставено от невронна мрежа, която обработва информацията като светлина, без да се нуждае от компоненти, които забавят традиционните компютърни чипове, като паметта.
Основата на новия чип е невронна мрежа – система, моделирана по начина, по който мозъкът обработва информация. Невронните мрежи биват съставени от възли, които се свързват помежду си подобно на невроните в мозъка на човека, и дори се „учат“ по подобен начин – като органичните мозъци. Те могат да бъдат обучени върху набори от данни, например да разпознават обекти в изображения или конкретни думи в речта. С течение на времето невронните мрежи стават много по-добри в изпълнението на тези задачи.
Но вместо с електрически сигнали, новият чип обработва информация под формата на светлина. Той използва оптични проводници като свои „неврони“, подредени в множество слоеве, всеки от които е специализиран в определен тип класификация.
При тестове екипът направи чип с размери 9,3 кв. мм и му възложи работа: да категоризира серия от ръкописни знаци, които приличат на букви. След като беше обучен върху съответните набори от данни, чипът успя да класифицира изображенията с 93,8 процента точност за наборите, съдържащи два типа знаци, и 89,8 процента точност за тези с четири типа символи.
Най-впечатляващото е, че чипът успява да категоризира всеки знак в рамките на 0,57 наносекунди. Това му позволява да обработва 1,75 милиарда изображения в секунда. Екипът казва, че тази скорост идва от способността на чипа да обработва информация като светлина, което му дава няколко предимства пред съществуващите компютърни чипове.
„Нашият чип обработва информация чрез това, което наричаме „изчисление чрез разпространение“. За разлика от системите, базирани на часовник, изчисленията се извършват, когато светлината се разпространява през чипа“, каза Фируз Афлатуни, водещ автор на изследването. „Също така пропускаме стъпката на преобразуване на оптичните сигнали в електрически сигнали, защото нашият чип може да чете и обработва оптични сигнали директно. Двете промени правят нашия чип значително по-бърза технология“.
Друго предимство е, че информацията, която се обработва, няма нужда от съхранение. Това също спестява време.