Новая статья из New Atlas рассказывает о революционном подходе к вычислениям, в котором ключевые операции искусственного интеллекта выполняются с помощью света.
Это не просто метафора - команды учёных научились использовать световые волны для выполнения математических операций, которые обычно выполняют графические процессоры (GPU), но в один проход и одновременно.
Современные алгоритмы машинного обучения, от распознавания изображений до обработки речи, зависят от тензорных операций. Это вычисления с многомерными массивами чисел (тензорами), например умножение матриц и свёртки. На GPU эти операции требуют огромной мощности, пропускной способности памяти и энергии.
Финско-китайская команда исследователей из Aalto University и Китайской академии наук представила метод, где данные кодируются в свойствах света, т.е. в его амплитуде и фазе. Когда волны света проходят через оптическую систему, они естественным образом выполняют математические операции (например, тензорные умножения). Это позволяет обрабатывать огромные массивы данных за один проход света, в параллели и почти без затрат энергии.
Вместо электронных сигналов система использует лазеры, линзы и фазовые модуляторы, чтобы создать оптическое поле, несущие данные. Когда эти световые поля взаимодействуют они фактически выполняют вычисления одновременно по всем входам. Представьте, что вместо последовательной обработки каждый "вычислительный шаг" происходит мгновенно во всей системе сразу.
Преимущества по сравнению с GPU
Скорость: операции происходят со скоростью света, а не с ограничениями электронных цепей.
Параллелизм: вся матрица данных умножается за один проход.
Энергоэффективность: световые вычисления требуют значительно меньше энергии и не нагреваются так, как электронные транзисторы.
Совместимость: концепция может быть реализована на разных оптических платформах и в будущем интегрирована в фотонные чипы.
Что это означает для ИИ
Если технология будет доведена до промышленного уровня, она может переписать основы вычислительной архитектуры для ИИ. Вместо массивов GPU, потребляющих мегаватты энергии и требующих массивного охлаждения, фотонные процессоры будут выполнять сложные задачи за счёт свойств самого света.
Когда это станет реальностью?
Пока это экспериментальный прототип, но авторы исследования считают, что базовая технология может появиться в коммерческих системах в ближайшие 3–5 лет существенно ускоряя обработку данных и минимизируя энергопотребление в задачах ИИ.