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

最新一期《自然·光子學(xué)》揭示，美國(guó)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(jìn)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(jì)算機(jī)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(jiǎng)?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(tái)上。恩赫塔團(tuán)隊(duì)巧妙地借助光線進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，而硅則是制造電腦芯片時(shí)廣為運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材料。

光子與物質(zhì)的相互作用為人們打開(kāi)了另一種研制計(jì)算機(jī)的視角，跳脫了現(xiàn)有芯片的限制。這種原理正是20世紀(jì)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(xì)介紹了該芯片研發(fā)過(guò)程及目標(biāo)。他們致力于搭建一個(gè)能執(zhí)行向量矩陣乘法任務(wù)的平臺(tái)，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(guò)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(hù)個(gè)人隱私的優(yōu)點(diǎn)。由于運(yùn)算同步進(jìn)行，無(wú)需在電腦內(nèi)部?jī)?nèi)存保存在算過(guò)程中的敏感數(shù)據(jù)，使得未來(lái)這種技術(shù)電腦幾乎難以被侵入。

綜合來(lái)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(shì)。光軌替代電氣信號(hào)進(jìn)行計(jì)算存儲(chǔ)，極大提升信息處理能力和運(yùn)算速率，而低功耗特性又極度適配AI與人機(jī)互動(dòng)計(jì)算新時(shí)代。盡管這項(xiàng)研究頗具前瞻性與優(yōu)越性，但仍需更多努力落實(shí)到商業(yè)化應(yīng)用上。