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人工智能系統(tǒng)在技術(shù)領(lǐng)域日益占據(jù)核心地位，但其高能耗問(wèn)題對(duì)能效和可持續(xù)性提出了挑戰(zhàn)。美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型芯片，通過(guò)利用光而非僅依賴(lài)電力來(lái)執(zhí)行AI中最耗電的卷積運(yùn)算，有望顯著降低能耗。相關(guān)研究成果發(fā)表于《先進(jìn)光子學(xué)》（Advanced Photonics）雜志。 卷積運(yùn)算是機(jī)器學(xué)習(xí)中的核心功能，使AI能夠檢測(cè)圖像、視頻和文本中的模式，通常需要大量計(jì)算能力。該芯片通過(guò)將光學(xué)元件直接集成到硅芯片上，利用激光和微型透鏡執(zhí)行卷積運(yùn)算，在保證高精度的同時(shí)大幅提升能效。測(cè)試中，該芯片對(duì)手寫(xiě)數(shù)字的分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)到98%，與傳統(tǒng)電子芯片相當(dāng)。 該系統(tǒng)使用兩組基于標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體技術(shù)制造的微型菲涅爾透鏡，其寬度小于人類(lèi)頭發(fā)，直接蝕刻在芯片上。運(yùn)算時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為激光并穿過(guò)透鏡完成數(shù)學(xué)變換，結(jié)果再被轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)。 研究還表明，該芯片可通過(guò)波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)同時(shí)處理多路數(shù)據(jù)流，即利用不同顏色的激光并行傳輸信號(hào)，體現(xiàn)了光子學(xué)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)研究由佛羅里達(dá)大學(xué)（及其半導(dǎo)體研究所）與加州大學(xué)洛杉磯分校、喬治華盛頓大學(xué)合作完成。 業(yè)界指出，英偉達(dá)等芯片制造商已在其AI系統(tǒng)中采用光學(xué)元件，這將有利于此類(lèi)光計(jì)算技術(shù)的集成與應(yīng)用。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，芯片級(jí)光學(xué)技術(shù)將成為AI芯片的標(biāo)準(zhǔn)組成部分，推動(dòng)光學(xué)AI計(jì)算的發(fā)展。 --《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com） |
