دانشمندان چینی به یک دستاورد مهم در حوزه تراشههای محاسبات نوری نسل آینده دست یافتند و برای نخستینبار موفق به ساخت تراشه محاسباتی کاملا نوری شدند که توانایی پشتیبانی از مدلهای مولد معنایی در مقیاس بزرگ را دارد.
به گزارش خبرگزاری شینهوا، پژوهشگران دانشگاه شانگهای جیاو تونگ (SJTU) این پیشرفت را محقق کردهاند و نتایج آن در تاریخ ۱۹ دسامبر در نشریه معتبر Science منتشر شده است.
با رشد شتابان شبکههای عصبی عمیق و مدلهای مولد بزرگ نیاز به توان پردازشی فوقالعاده بالا و بهرهوری انرژی بیشتر افزایش یافته است؛ موضوعی که شکاف فزایندهای میان توان واقعی موردنیاز و قابلیتهای معماریهای مرسوم تراشههای الکترونیکی ایجاد کرده است. در چنین شرایطی رویکردهای نوظهوری مانند محاسبات نوری بیش از پیش مورد توجه قرار گرفتهاند.
چن ییتونگ، نویسنده مسئول مقاله و استادیار دانشکده مدارهای مجتمع دانشگاه شانگهای جیاو تونگ در اینباره توضیح داد: در محاسبات نوری بهجای حرکت الکترونها در ترانزیستورها از نور در حال انتشار درون تراشه استفاده میشود و محاسبات از طریق تغییر میدانهای نوری انجام میگیرد. نور بهطور ذاتی از مزیت سرعت بسیار بالا و قابلیت پردازش موازی برخوردار است و میتواند راهی امیدوارکننده برای عبور از گلوگاههای توان پردازشی و مصرف انرژی باشد.
با این حال به گفته چن بهکارگیری محاسبات نوری در حوزه هوش مصنوعی مولد با چالشهای جدی مواجه بوده است. تراشههای کاملاً نوری موجود عمدتا به وظایف ساده و کوچک مانند دستهبندی محدود میشوند و استفاده از ساختارهای ترکیبی نوری الکترونیکی یا چندگانهسازی سیگنالها مزیت سرعت محاسبات نوری را بهطور قابلتوجهی کاهش میدهد. از اینرو اجرای مدلهای مولد پیچیده روی تراشههای نوری به یکی از چالشهای شناختهشده جامعه جهانی محاسبات هوشمند تبدیل شده است.
برای حل این مسئله گروه پژوهشی چن تراشهای با نام LightGen را طراحی و پیادهسازی کرده است؛ یک تراشه مولد معنایی بزرگمقیاس که بهطور کامل بر پایه محاسبات نوری عمل میکند. نتایج آزمایشها که تحت استانداردهای سختگیرانه ارزیابی عملکرد بهدست آمدهاند نشان میدهد LightGen حتی در صورت استفاده از تجهیزات ورودی نسبتاً عقبمانده، تا دو مرتبه بزرگی بهبود در توان پردازشی و بهرهوری انرژی نسبت به پیشرفتهترین تراشههای دیجیتال فعلی ارائه میدهد.
پژوهشگران این جهش عملکردی را حاصل تحقق همزمان سه نوآوری کلیدی روی یک تراشه واحد میدانند: ادغام میلیونها نورون نوری روی تراشه، انجام تبدیل بعدی بهصورت کاملاً نوری و توسعه یک الگوریتم آموزش نوری بدون نیاز به دادههای مرجع واقعی برای مدلهای مولد. ترکیب این دستاوردها امکان پیادهسازی کاملا نوری و انتهابهانتهای وظایف مولد در مقیاس بزرگ را فراهم کرده است.
بر اساس اعلام تیم تحقیقاتی LightGen قادر است یک چرخه کامل ورودی، درک، دستکاری معنایی و تولید را انجام دهد و از تولید تصاویر معنایی با وضوح بالا (حداقل ۵۱۲ در ۵۱۲ پیکسل)، تولید سهبعدی (NeRF)، تولید ویدئو با کیفیت بالا و کنترل معنایی پشتیبانی کند. این تراشه همچنین برای طیف گستردهای از وظایف مولد بزرگمقیاس از جمله حذف نویز و انتقال ویژگیهای محلی و کلی قابل استفاده است.
چن ییتونگ در جمعبندی این دستاورد گفت: LightGen مسیر تازهای را برای توسعه تراشههای محاسبات نوری نسل آینده در خدمت هوش مصنوعی پیشرفته هموار میکند و افق جدیدی برای پژوهش در زمینه محاسبات مولد سریعتر و کممصرفتر پیش روی جامعه علمی قرار میدهد.
انتهای پیام/