Через 80 років після появи ENIAC — першого універсального електронного комп’ютера — дослідники з Університету Пенсильванії працюють над принципово новим підходом до обчислень. Замість електронів вони пропонують використовувати світло для роботи систем штучного інтелекту
Фото: freepik.com
ENIAC, створений науковцями Пенсильванського університету Джоном Моклі та Джоном Преспером Екертом, започаткував еру електронних обчислень. Сучасні комп’ютери досі працюють за тим самим принципом. Однак розвиток штучного інтелекту дедалі сильніше навантажує традиційні електронні системи.
Проблема полягає у тому, що електрони створюють тепло й опір під час руху через матеріали. Це призводить до втрати енергії та ускладнює охолодження чипів, особливо коли ШІ-системи обробляють величезні обсяги даних.
Команда фізиків під керівництвом Бо Чжена вирішила дослідити, чи можуть фотони — частинки світла — взяти на себе частину обчислювальних процесів.
«Оскільки фотони не мають електричного заряду та маси спокою, вони можуть швидко переносити інформацію на великі відстані з мінімальними втратами. Саме тому вони домінують у комунікаційних технологіях», — пояснив співавтор дослідження Лі Хе.
Читайте також: «Вічні хімікати» знайшли у крові майже всіх людей
Втім, у фотонів є й недолік: вони майже не взаємодіють із середовищем, через що погано підходять для логічних операцій, необхідних комп’ютерам.
Щоб вирішити проблему, вчені створили квазічастинки під назвою екситон-поляритони (exciton-polaritons). Вони виникають у результаті поєднання фотонів з електронами всередині надтонкого напівпровідника. Такі гібридні частинки поєднують швидкість світла та здатність матерії взаємодіяти між собою.
Розробка може стати проривом для AI-чипів. Сучасні фотонні системи вже використовують світло для окремих обчислень, але для виконання нелінійних операцій — зокрема процесів ухвалення рішень — їм доводиться перетворювати світлові сигнали назад в електричні. Це уповільнює роботу та збільшує енергоспоживання.
Команда Пенсильванського університету продемонструвала світлове перемикання без використання електронів із витратою лише приблизно 4 квадрильйонних частки джоуля енергії. Це значно менше, ніж потрібно навіть для короткого ввімкнення маленького LED-індикатора.
Якщо технологію вдасться масштабувати, майбутні AI-чипи зможуть обробляти сигнали без постійного перетворення між світлом та електрикою. Дослідники вважають, що це допоможе суттєво знизити енергоспоживання великих ШІ-систем і навіть стане основою для базових квантових обчислень на чипах.
Повний текст дослідження опубліковано на порталі journals.aps.org.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Вчені створили сонячну батарею, що зберігає енергію роками
Антарктичний лід різко тане: учені попереджають про небезпеку
Уламки ракет та супутників падатимуть на Землю — попередження вчених
За матеріалами scitechdaily.com.
Telegram 
Viber 
