Исследователи Пенсильванского университета разработали новый процессор глубокой нейронной сети. Он способен обрабатывать, а значит, распознавать и классифицировать миллиарды входных данных в секунду. Для этого чип использует силу света: да, это фотонный процессор. По названию и по факту.
Исследование, стоящее за этим чудом оптической инженерии, было недавно опубликовано в журнале Nature исследователями из Школа инженерных и прикладных наук Университета Пенсильвании. Мы связываем это с вами здесь.
Как работает фотонный чип?
Этот тип автономного чипа анализирует данные так же, как нейроны нашего мозга, обученные распознавать определенные модели стимулов или сигналов. вход. Это означает способность обнаруживать присутствие объектов, но, прежде всего, распознавать и классифицировать их: подобные механизмы лежат в основе технологий, которые мы используем каждый день, таких как распознавание лица и аудио транскрипция, чтобы назвать несколько. Для этого чип должен обладать как минимум четырьмя характеристиками, которые исследователи также попытались оптимизировать:
- Он должен иметь возможность преобразовывать оптические сигналы в электрические;
- Точно так же он должен иметь возможность преобразовывать входные данные в двоичный формат;
- Должны быть большие модули памяти;
- Он должен иметь линейный метод расчета.
Фируз Афлатуни, доцент кафедры электротехники и системотехники, проводивший исследование совместно с аспирантом Александр Дж. Гирс, объясняет: «Наш чип обрабатывает информацию через то, что мы называем «расчет путем распространения '. Короче говоря, вычисления происходят, когда свет проходит через чип».
Предоставленные функции позволяют фотонному чипу классифицировать и распознавать изображения почти мгновенно. Время обработки одного изображения? Около половины наносекунды (наносекунда — это миллиардная доля секунды). Представьте, как он за работой узнает лица зрителей на стадионе. По одному. Прежде чем вы сможете закрыть веки.
Авторы исследования оценивают производительность фотонного чипа как сравнимую с производительностью высокопроизводительного графического процессора (GPU) для классификации изображений.
Да, интересно... Но для чего это?
Этот фотонный чип, который, по словам ученых, является первым, использующим световые сигналы для развития такой вычислительной мощности, предлагает множество преимуществ. во-первых: меньшее потребление энергии. второй: меньше узких мест, чем используемые сегодня технологии глубоких нейронных сетей.
У чипа все еще есть ограничения, особенно связанные с его разрешающей способностью: пока он может работать с изображениями, состоящими из нескольких пикселей. Авторы исследования уже имеют в виду, как еще больше повысить производительность фотонного чипа, в частности, воздействуя на полосу пропускания микрокольцевых модуляторов и фотодиоидов в оптоэлектронном слое.
Таким образом, с помощью некоторых хитростей и дополнительных реализаций можно будет еще больше ускорить фотонный чип и достичь времени обработки менее 100 пикосекунд. Ну… это еще не все!
