Изкуственият интелект ускори разработката на иновативни чипове, които трябва да се справят с увеличеното натоварване, като същевременно поддържат висока енергийна ефективност. Новост в тази област е компактен оптичен чип.
Изследователи от Масачузетския технологичен институт и Университета Цинхуа създадоха оптичен процесор, който драстично намалява хардуерните изисквания за изкуствен интелект. Чипът с площ от 64 микрона² (хиляда пъти по-малко от традиционните чипове) решава ключови проблеми с консумацията на енергия и миниатюризацията за съвременните задачи за машинно обучение.
Оптичният чип се базирана на нанофотонна среда – силициева структура с нанодупки с диаметър от 130 до 400 нанометра. Информацията се кодира чрез фазова модулация на светлината, а изчисленията се извършват при нейното разпръскване вътре в материала, става ясно от публикация за разработката в ArXiv.
Особеност на този подход е интегрирането на производствените ограничения директно в процеса на обучение на алгоритъма, което гарантира, че проектираната структура отговаря на технологичен процес с минимален размер на елемента от 130 нанометра.
Експерименталната проверка на чипа потвърждава неговата ефективност. В една от класическите задачи за машинно обучение – класификация на цветовете на ириса със 150 образци – системата постигна 86,7% точност, което напълно съответства на резултатите от моделирането.
За по-предизвикателен тест за разпознаване на ръкописни символи (OCR), чипът с размери 44,8×44,8 μm² показа 92,8% точност върху 1797 тестови изображения. В същото време консумацията на енергия е само 1 mW за оптичния вход и 56 mW за управление на фазовите превключватели, а изчислителната латентност е 0,11 пикосекунди.
В сравнение със системи, базирани на интерферометри на Мах-Цендер, новият процесор демонстрира трикратно предимство в изчислителната плътност и десетократно намаляване на латентността. Устойчивостта на производствени отклонения до 50 nm се осигурява чрез използване на материали с нисък рефракционен контраст.
Технологията открива перспективи за внедряване на сложни модели за изкуствен интелект в устройства за периферни изчисления – от носима електроника до автономни сензори. За да преодолеят ограниченията на изчислителната нелинейност, учените разглеждат хибридни оптоелектронни подходи.
