• TWEAK
• Hardware
• Prozessor - cpu

KI-Computing mit Lichtgeschwindigkeit

Übersetzen von : AI Computing ved lyshastighed

Penn-Ingenieure haben einen neuen Chip entwickelt, der Lichtwellen anstelle von Elektrizität verwendet, um die komplexe Mathematik durchzuführen, die für das Training von KI unerlässlich ist. Der Chip hat das Potenzial, die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Computern radikal zu beschleunigen und gleichzeitig ihren Energieverbrauch zu senken. Das Design des Silizium-Photonik-Chips (SiPh) ist das erste, das die bahnbrechende Forschung des Benjamin-Franklin-Medaillenträgers und H.-Nedwill-Ramsey-Professors Nader Engheta bei der Manipulation von Materialien im Nanomaßstab vereint, um mathematische Berechnungen mithilfe von Licht durchzuführen – dem schnellstmöglichen Mittel Kommunikation - mit der SiPh-Plattform unter Verwendung von Silizium, dem billigen und reichlich verfügbaren Element, das bereits zur Massenproduktion von Computerchips verwendet wird.

Die Wechselwirkung zwischen Lichtwellen und Materie stellt einen möglichen Weg zur Entwicklung von Computern dar, die die Einschränkungen heutiger Chips überwinden, die im Wesentlichen auf denselben Prinzipien basieren wie Chips aus den Anfängen der Computerrevolution in den 1960er Jahren. In einem Artikel in Nature Photonics beschreibt Enghetas Gruppe zusammen mit Firooz Aflatouni, außerordentlicher Professor für Elektro- und Systemtechnik, die Entwicklung des neuen Chips.

„Wir haben beschlossen, unsere Kräfte zu bündeln und die Tatsache zu nutzen, dass Aflatounis Forschungsgruppe Pionierarbeit bei nanoskaligen Siliziumgeräten geleistet hat“, sagt Engheta. Mit der Entwicklung dieses neuen Chiptyps sind viele Herausforderungen verbunden. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die Bewegung der Lichtwellen auf dem Chip zu steuern. Engheta erklärt dazu: „Anstatt eine Siliziumplatte mit gleichmäßiger Höhe zu verwenden, macht man das Silizium dünner, bis hin zu 150 Nanometern“, allerdings nur in bestimmten Bereichen.

Diese Höhenunterschiede – ohne den Zusatz anderer Materialien – bieten die Möglichkeit, die Bewegung von Lichtwellen durch den Chip zu steuern, da die Höhenunterschiede so verteilt werden können, dass das Licht in bestimmten Mustern gestreut wird. Dadurch kann der Chip mathematische Berechnungen mit Lichtgeschwindigkeit durchführen. Da der neue Chip im Wesentlichen die gleichen Materialien wie bestehende Chips nutzt, ist dieses Design laut Aflatouni bereits bereit für kommerzielle Anwendungen und könnte möglicherweise für den Einsatz in Grafikprozessoren (GPUs) angepasst werden, deren Nachfrage aufgrund des breiten Interesses daran gestiegen ist neue KI-Systeme entwickeln. „Sie können die Silizium-Photonik-Plattform als Add-on nutzen“, sagt Aflatouni, „und dann könnte man das Training und die Klassifizierung beschleunigen.“ Neben höherer Geschwindigkeit und geringerem Energieverbrauch bietet der Chip von Engheta und Aflatouni auch Vorteile für den Datenschutz: Da viele Berechnungen gleichzeitig stattfinden können, ist es nicht erforderlich, vertrauliche Informationen im Arbeitsspeicher des Computers zu speichern, sodass ein zukünftiger Computer mit dieser Technologie ausgestattet sein wird praktisch unhackbar. „Niemand kann sich in einen nicht existierenden Speicher hacken, um an Ihre Informationen zu gelangen“, sagt Aflatouni.