عبور از مرزهای الکترونیک: فوتونها جایگزین ترانزیستورها میشوند
در حالی که جهان بر سر دسترسی به پردازندههای گرافیکی انویدیا در رقابت است، دانشمندان چینی از نسل جدیدی از تراشههای هوش مصنوعی مبتنی بر نور رونمایی کردهاند. ادعای آنها تکاندهنده است: عملکردی تا ۱۰۰ برابر سریعتر و مصرف انرژی بسیار کمتر نسبت به قدرتمندترین پردازشگرهای گرافیکی (GPU) شرکت انویدیا.
این تراشهها که از فناوری محاسبات نوری (Photonic Computing) بهره میبرند، بهجای جریان الکترونها، از حرکت فوتونها برای پردازش دادهها استفاده میکنند؛ تغییری بنیادین که میتواند آینده بینایی ماشین و تولید تصویر را دگرگون کند.
معرفی دو غول نوری: ACCEL و LightGen
محققان دانشگاههای برتر چین (از جمله تسینگهوا) با همکاری شرکت SMIC، دو معماری پیشرو را در این حوزه معرفی کردهاند:
۱. تراشه هیبریدی ACCEL؛ قدرت ۴.۶ پتافلاپس با انرژی ناچیز
تراشه ACCEL یک ساختار ترکیبی (هیبریدی) دارد که اجزای فوتونیک را با مدارهای آنالوگ الکترونیکی ادغام میکند.
- عملکرد: این تراشه توان پردازشی خیرهکننده ۴.۶ پتافلاپس را ارائه میدهد.
- مزیت: مصرف انرژی آن به قدری کم است که در مقایسه با استانداردهای فعلی، انقلابی در بهرهوری محسوب میشود.
۲. تراشه LightGen؛ میزبان ۲ میلیون نورون فوتونیک
تراشه LightGen یک گام فراتر رفته و کاملاً نوری است. این پردازنده با بهرهگیری از ۲ میلیون «نورون فوتونیک»، در وظایف خاصی مانند تولید تصویر، حذف نویز و پردازش سه بعدی، بیش از ۱۰۰ برابر سریعتر از تراشههای متداول عمل میکند.
چرا تراشههای نوری انویدیا را در چالش میکشند؟
پردازشگرهای گرافیکی انویدیا (مانند مدل A100) برای اجرای دستورات به ترانزیستورها و جریان الکتریسیته وابستهاند. این ساختار اگرچه انعطافپذیری بالایی دارد، اما با سه چالش بزرگ روبروست: مصرف انرژی زیاد، تولید حرارت بالا و نیاز به فناوری ساخت بسیار پیچیده (نانومترهای پایین).
در مقابل، تراشههای نوری چین مزایای زیر را دارند:
- تداخل نوری: محاسبات به جای مرحلهبهمرحله، از طریق تداخل امواج نوری و با سرعت نور انجام میشود.
- تولید با فناوری قدیمی: برخلاف تراشههای انویدیا که به لیتوگرافیهای پیشرفته (مثل ۵ نانومتر) نیاز دارند، تراشههای فوتونیک را میتوان با فرآیندهای قدیمیتر نیز به تولید انبوه رساند.
- بهرهوری انرژی: حذف مقاومت الکتریکی به معنای کاهش چشمگیر تولید گرما و مصرف برق است.
محدودیتها: آیا انویدیا بازنشسته میشود؟
پژوهشگران چینی که نتایج کارشان در مجله معتبر ساینس (Science) منتشر شده، تأکید میکنند که این تراشهها فعلاً جایگزین مستقیم GPUها نیستند. تراشههای نوری در حال حاضر برای محاسبات آنالوگ از پیشتعریفشده (مانند تحلیل ویدیو و بینایی ماشین) طراحی شدهاند و قادر به اجرای کدهای عمومی یا عملیات سنگین مبتنی بر حافظه (مانند اجرای سیستمعاملهای پیچیده) نیستند.
جمعبندی: آینده هوش مصنوعی در دست نور
تراشههای ACCEL و LightGen ثابت کردند که در وظایف تخصصی هوش مصنوعی، نور میتواند الکترون را با اختلاف زیاد شکست دهد. این دستاورد چین، مسیر جدیدی را برای دور زدن محدودیتهای سختافزاری و رسیدن به ابرقدرت پردازشی باز کرده است.
