美國賓夕法尼亞大學(xué)研發(fā)新型光子芯片，提升AI運算效率，降低能耗

最新一期《自然·光子學(xué)》揭示，美國賓夕法尼亞大學(xué)工程師研發(fā)出一款創(chuàng)新芯片，它利用光線非電力，進行人工智能（AI）學(xué)習(xí)所需的精密數(shù)學(xué)演算。此舉有望徹底提升計算機處理效率及節(jié)能水平。

創(chuàng)新之處在于，這款新芯片首次將獲得本杰明·富蘭克林獎?wù)碌募{德?恩赫塔（Nadine Al Horta）在納米尺度操控物質(zhì)的突破性技術(shù)，融合到硅光子（SiPh）平臺上。恩赫塔團隊巧妙地借助光線進行數(shù)學(xué)運算，而硅則是制造電腦芯片時廣為運用的經(jīng)濟實惠的材料。

光子與物質(zhì)的相互作用為人們打開了另一種研制計算機的視角，跳脫了現(xiàn)有芯片的限制。這種原理正是20世紀60年代早期電腦芯片革命的初衷。

在論文中，科研工作者詳細介紹了該芯片研發(fā)過程及目標。他們致力于搭建一個能執(zhí)行向量矩陣乘法任務(wù)的平臺，這是如今支持AI工具的最為重要的算法之一。

恩赫塔表示，可以通過制作更加輕薄如150納米的硅晶片，以及充分利用硅晶片局部的高度差異，不需添加額外材料，即可調(diào)節(jié)光線傳播方式。這樣就能利用光線以特殊方式衍射，促使芯片性能提升至光速。

除提高速度及減少能耗外，新的芯片還具備保護個人隱私的優(yōu)點。由于運算同步進行，無需在電腦內(nèi)部內(nèi)存保存在算過程中的敏感數(shù)據(jù)，使得未來這種技術(shù)電腦幾乎難以被侵入。

綜合來看，效率取決于全方位的速度與密度配置，相較于電力，光在這兩方面有著顯著優(yōu)勢。光軌替代電氣信號進行計算存儲，極大提升信息處理能力和運算速率，而低功耗特性又極度適配AI與人機互動計算新時代。盡管這項研究頗具前瞻性與優(yōu)越性，但仍需更多努力落實到商業(yè)化應(yīng)用上。