Учёные нашли способ заставить свет производить вычисления почти без потерь энергии
Учёные нашли способ заставить свет производить вычисления почти без потерь энергии
Учёные из Университета Пенсильвании разработали новую фотонную технологию, которая в будущем может сделать системы искусственного интеллекта значительно экономичнее. Вместо привычной электроники исследователи использовали так называемые экситон-поляритоны — особые квазичастицы, сочетающие свойства света и вещества. Это позволило создать оптический переключатель, работающий без преобразования сигнала в электричество.
Сегодня одна из главных проблем ИИ-индустрии — огромные энергозатраты. Современные нейросети требуют всё больше вычислений, а серверы и GPU выделяют колоссальное количество тепла. Из-за этого дата-центрам приходится тратить всё больше энергии не только на сами вычисления, но и на охлаждение оборудования.
Фотонные вычисления считаются одним из возможных решений этой проблемы. Свет передаёт информацию быстрее электронов и почти не нагревает систему. Однако у таких технологий есть серьёзный недостаток: фотоны плохо взаимодействуют друг с другом, а значит, на их основе сложно строить логические элементы для вычислений.
Американские исследователи попытались обойти это ограничение с помощью структуры из сверхтонкого полупроводника, помещённого в специальную нанооптическую полость. Внутри устройства свет начинает взаимодействовать с экситонами — связанными состояниями электронов и так называемых «дыр» в материале. В результате возникают экситон-поляритоны, которые объединяют скорость света и способность к взаимодействию, необходимую для вычислений.
Главный результат работы — сверхэкономичное оптическое переключение. Устройство выполняет операцию при энергии около 4 фемтоджоулей — это настолько мало, что не хватит, чтобы обеспечить даже короткую вспышку обычного светодиода. По словам авторов, это один из лучших показателей для подобных фотонных систем.
Если технологию удастся масштабировать, в будущем она может лечь в основу полностью оптических нейросетей и новых энергоэффективных ИИ-чипов. Это позволит сократить энергопотребление дата-центров и уменьшить нагрузку на системы охлаждения, которые сегодня становятся одной из главных статей расходов в индустрии ИИ.
При этом исследователи подчёркивают: пока речь идёт лишь о лабораторной демонстрации технологии, а не о готовом фотонном компьютере. До практического применения ещё далеко — учёным предстоит доказать, что система может стабильно работать в крупных вычислительных схемах.
Учёные нашли способ заставить свет производить вычисления почти без потерь энергии
Учёные из Университета Пенсильвании разработали новую фотонную технологию, которая в будущем может сделать системы искусственного интеллекта значительно экономичнее. Вместо привычной электроники исследователи использовали так называемые экситон-поляритоны — особые квазичастицы, сочетающие свойства света и вещества. Это позволило создать оптический переключатель, работающий без преобразования сигнала в электричество.
Сегодня одна из главных проблем ИИ-индустрии — огромные энергозатраты. Современные нейросети требуют всё больше вычислений, а серверы и GPU выделяют колоссальное количество тепла. Из-за этого дата-центрам приходится тратить всё больше энергии не только на сами вычисления, но и на охлаждение оборудования.
Фотонные вычисления считаются одним из возможных решений этой проблемы. Свет передаёт информацию быстрее электронов и почти не нагревает систему. Однако у таких технологий есть серьёзный недостаток: фотоны плохо взаимодействуют друг с другом, а значит, на их основе сложно строить логические элементы для вычислений.
Американские исследователи попытались обойти это ограничение с помощью структуры из сверхтонкого полупроводника, помещённого в специальную нанооптическую полость. Внутри устройства свет начинает взаимодействовать с экситонами — связанными состояниями электронов и так называемых «дыр» в материале. В результате возникают экситон-поляритоны, которые объединяют скорость света и способность к взаимодействию, необходимую для вычислений.
Главный результат работы — сверхэкономичное оптическое переключение. Устройство выполняет операцию при энергии около 4 фемтоджоулей — это настолько мало, что не хватит, чтобы обеспечить даже короткую вспышку обычного светодиода. По словам авторов, это один из лучших показателей для подобных фотонных систем.
Если технологию удастся масштабировать, в будущем она может лечь в основу полностью оптических нейросетей и новых энергоэффективных ИИ-чипов. Это позволит сократить энергопотребление дата-центров и уменьшить нагрузку на системы охлаждения, которые сегодня становятся одной из главных статей расходов в индустрии ИИ.
При этом исследователи подчёркивают: пока речь идёт лишь о лабораторной демонстрации технологии, а не о готовом фотонном компьютере. До практического применения ещё далеко — учёным предстоит доказать, что система может стабильно работать в крупных вычислительных схемах.
