دانشمندان چینی مدعی توسعه نسل جدیدی از تراشههای هوش مصنوعی مبتنی بر نور شدهاند که در برخی وظایف خاص، از نظر سرعت و مصرف عملکردی تا بیش از 100 برابر بهتر از پردازشگرهای گرافیکی انویدیا دارد. این تراشهها که از فناوری محاسبات نوری بهره میبرند، بهطور ویژه برای پردازشهای محدود هوش مصنوعی طراحی شدهاند و قرار نیست جایگزین مستقیم پردازشگرهای گرافیکی مرسوم شوند.
براساس گزارشهای منتشرشده، تراشههای جدید چینی در برخی وظایف مانند تولید تصویر، پردازش ویدیو و تحلیلهای بینایی ماشین، برتری چشمگیری نسبت به پردازشگرهای گرافیکی داشتهاند. بااینحال، پژوهشگران تأکید میکنند که این برتری صرفاً در حوزههای خاص صدق میکند و نباید آن را بهعنوان تهدیدی مستقیم برای معماری رایج پردازشگرهای گرافیکی معرفی کرد.
یکی از این تراشهها با نام ACCEL توسط محققان دانشگاه Tsinghua توسعه یافته است. این تراشه ساختاری هیبریدی دارد و از ترکیب اجزای فوتونیک و مدارهای آنالوگ الکترونیکی تشکیل میشود. ACCEL با استفاده از فناوریهای تولید شرکت SMIC ساخته شده و طبق ادعاها، توان پردازشی 4.6 پتافلاپس را با مصرف انرژی بسیار ناچیز ارائه میکند.
البته این تراشهها قادر به اجرای کدهای عمومی یا عملیات سنگین مبتنی بر حافظه نیستند و صرفاً محاسبات آنالوگ از پیشتعریفشده را انجام میدهند.
نمونه دیگر، LightGen نام دارد که با همکاری دانشگاههای Shanghai Jiao Tong و Tsinghua ساخته شده است. این تراشه کاملاً نوری بوده و بیش از دو میلیون «نورون فوتونیک» را در خود جای داده است. LightGen در وظایفی مانند تولید تصویر، انتقال سبْک، حذف نویز و پردازش سهبعدی تصاویر، در مقایسه با تراشههای متداول، سرعتی بیش از 100 برابر و مصرف انرژی بسیار کمتری دارد.
پژوهشگران این پروژه معتقدند که LightGen بهترین نمونه موجود از امکان اجرای واقعی هوش مصنوعی و قابلیتهای استفاده از فوتونیک است. البته این تراشه هم تنها در حوزههایی بسیار محدود و کنترلشده عملکرد دارد.
پردازشگرهای گرافیکی انویدیا، ازجمله مدل شناختهشده A100، به جریان الکترونها در ترانزیستورها وابسته هستند. چنین ساختاری امکان اجرای مرحلهبهمرحله دستورها و انعطافپذیری بالا را فراهم میکند، اما مصرف انرژی زیاد، تولید حرارت بالا و نیاز به فناوریهای ساخت بسیار پیشرفته از چالشهای اصلی آن هستند.
در مقابل، تراشههای فوتونیک جدید از فوتونها بهجای الکترونها استفاده میکنند. محاسبات در این تراشهها از طریق تداخل نوری انجام میشود و به همین دلیل، هم از نظر سرعت و هم بهرهوری انرژی، عملکردی چشمگیر دارند. نکته مهم دیگر اینکه چنین تراشههایی را میتوان با فرایندهای قدیمیتر هم تولید کرد.
در نهایت، دانشمندان چینی مدعی شدهاند که ACCEL و LightGen نشان میدهند سختافزارهای مبتنی بر نور بهخوبی میتوانند در وظایف خاص، پردازشگرهای گرافیکی را با اختلاف زیاد پشت سر بگذارند.
نتایج یافتههای محققان چینی در مجله ساینس منتشر شده است.
