En fait, l'équipe de recherche du MIT et ses co-chercheurs ont également fait des découvertes similaires dans leur précédente architecture de puce computationnelle proposée pour 2016 qui utilise des photons au lieu d'électrons comme l'interaction théorique de la lumière et de la lentille elle-même. Un calcul compliqué: Transformée de Fourier - En utilisant ce principe, et en utilisant plusieurs techniques de guidage par faisceau, les corrélations peuvent être utilisées pour trouver le résultat souhaité d'une recherche, et l'architecture de la puce est désignée par l'équipe de recherche Processeur photonique.
En juin 2017, une équipe de recherche du MIT a présenté un document sur les processeurs nanophotoniques programmables et publié dans Nature - Photonics, premier auteur et correspondant de l'article, né à Hangzhou. Shen est actuellement co-fondateur et PDG de Lightelligence et l'un des 35 jeunes chinois innovants en technologie de moins de 35 ans sélectionnés par le MIT Review en 2017.
Photon computing a des avantages uniques lorsqu'il s'agit de certains algorithmes AI
Figure 丨 2017 MIT Review Chine 35 ans d'innovation scientifique et technologique de 35 ans sélectionné, Lightelligence co-fondateur et PDG Shen aussi Matin
Sous la direction de Shen Yichen, Lightelligence s'efforce de développer la technologie des puces optiques, notamment la conception de puces, l'algorithme de base, la transmission, la périphérie, etc., pour créer un écosystème informatique complet. Et reçoivent donc une grande attention, y compris Baidu, qui voit le cloud computing comme un projet de développement principal, ainsi que plusieurs dirigeants de l'industrie américaine des semi-conducteurs, qui sont devenus des investisseurs précoces de Lightelligence.
Shen Chen a également exprimé le DT-juin, en raison de son programme de doctorat au projet de recherche du MIT est principalement nanophotonique, juste en 2015, les applications AI prennent rapidement hors. Comme nous le savons tous, en plus des données, l'application matérielle de l'IA est également très important , donc commencer par l'idée d'applications photoniques dans l'environnement informatique.
Mais pourquoi personne ne pensait à transformer les photons utilisés pour calculer l'effet des réseaux de neurones, il 2015? Shen Chen a également déclaré que c'est parce que dans le passé, le calcul du réseau de neurones est pas populaire, et le calcul de la logique traditionnelle ne se calcule pas photon ne meilleur endroit.
En fait, une puce photonique peut être la future architecture matérielle la plus appropriée pour les calculs AI car la nature de la lumière est intrinsèquement linéaire (la partie la plus importante des calculs AI), ce qui implique un calcul parallèle de grande dimension. En revanche, si l'informatique quantique a récemment attiré l'attention par l'intelligence artificielle, l'informatique quantique est encore un domaine de décodage ou de recherche, mais pas encore mature en production de masse, mais son potentiel ne doit pas être sous-estimé.
De la transmission au calcul, les puces à photons deviendront la solution informatique ultime?
Deux phénomènes physiques complètement différents, électrique et optique, ont finalement réussi à se rapprocher après qu'Intel a introduit le premier laser hybride à base de silicium CMOS standard de 2006. Au fil des années, la transmission optique à très haut débit basée sur cette technologie L'architecture est devenue un favori des centres de données à haute performance, réduisant ainsi efficacement les goulots d'étranglement du système causés par de grandes quantités de transmission de données.
En 2015, les chercheurs d'IBM ont publié une nouvelle technique expérimentale pour le photon computing en intégrant un ensemble de photons de silicium dans la même taille que le CPU, mais le problème avec la photonique au silicium a toujours été l'interface optique de la puce. La solution peut être appliquée aux systèmes sur puce (SoC), en transférant la lumière entre les puces avec des connecteurs de bord peu coûteux, ou la communication puce à puce en joignant simplement les bords des puces CMOS.
Ces puces photoniques sont principalement développées pour résoudre les problèmes traditionnels d'interconnexion de puce à puce, ou de puce à mémoire. Avec l'invention de puce photonique intégrée, le remplacement de l'architecture de transmission optique complexe énorme passé, et Plus rapide, plus faible latence.
Cependant, le véritable concept de l'introduction des photons dans le domaine de l'informatique et même de la création d'une «puce photonique» n'a été découvert que progressivement au cours des deux dernières années.
Bien que la technologie des puces semi-conductrices repose sur l'intégration de nouvelles applications et algorithmes, de plus en plus de choses peuvent être faites.En fait, l'architecture de la puce repose sur la même logique et est limitée par la technologie des semi-conducteurs, la puissance La consommation d'énergie, la formation des coûts est difficile à équilibrer les quatre coins de la relation.
A cette époque, l'industrie a commencé à chercher activement aussi pour les nouvelles technologies de l'informatique pour briser l'état. GPGPU, puce réseau de neurones, DSP, FPGA ont été proposées, il est spécialisé dans la résolution des applications informatiques spécifiques à différents moments, mais ils ne traitent pas la puce sous-jacente Le problème, c'est-à-dire ses limitations physiques basées sur la structure semi-conductrice.
Figure principle principe des synapses de photons
Les besoins croissants en informatique de l'intelligence artificielle vont permettre à l'architecture de traitement de fonctionner et d'allier la puissance de calcul CPU et FPGA à l'avenir pour faire face à des scénarios d'application plus complexes. En outre, beaucoup espèrent introduire de nouvelles architectures plus appropriées pour des calculs spécifiques, tels que les NPU, l'informatique quantique, et les derniers concepts informatiques: circuits photoniques basés sur des circuits photoniques (Circuits photoniques) architecture de calcul.
En fait, la «lumière» est utilisée dans l'environnement informatique depuis plus d'une décennie et était principalement utilisée pour transférer des données entre différents puces ou dispositifs de stockage, mais parce que les technologies de transmission connexes sont trop coûteuses et doivent être colocalisées. Un périmètre coûteux peut montrer ses avantages, et par conséquent, la transmission de la «lumière» n'a jamais été étendue au marché de la consommation, nous conduisant à ne pas avoir une compréhension claire de ce fait.
Cependant, le calcul est un autre niveau de problème.
Figure chip puce photonique SMART Photonics
Avec un concept très simple pour expliquer la puce de calcul photon, est l'utilisation de la puce innombrables commutateurs optiques, le rôle est similaire à la porte logique dans les puces semiconductrices, l'utilisation de différentes longueurs d'onde, la phase et l'intensité des combinaisons de lumière, Et la structure du prisme du tableau de traitement de l'information.
La photonique au silicium, comme la microélectronique, repose sur des architectures semiconductrices à base de silicium et le silicium gagne en popularité en tant que transmission de communication optique pouvant transmettre de grandes quantités de données en raison de la réponse rapide et de la nature parallèle de la lumière. Centre du serveur.Parce que le processus de transfert de photons est stable, la capacité parallèle, et la conception de correction d'erreur est relativement simple, la transmission et la conversion de l'énergie requise est très faible, donc l'utilisation de l'architecture informatique photonique peut théoriquement être relativement faible Deuxièmement, les puces photoniques peuvent théoriquement être utilisées sur des applications à très petite échelle, telles que les appareils mobiles.
puce photoniques peut suivre la technologie des semi-conducteurs matures en cours, et est toujours dans la puce photonique de stade expérimental nécessite seulement ancien processus microns peut atteindre bien au-delà à la fois la puissance de calcul de puce semi-conductrice, et donc l'avenir de l'espace miniature de l'artisanat est énorme. Avec l'augmentation de la densité des puces, la performance peut être une croissance substantielle, et même avoir l'occasion de réécrire complètement les limites de la loi de Moore.
La technologie CMOS suit le plus grand avantage de l'informatique photonique, mais le but n'est pas de remplacer l'informatique traditionnelle des semi-conducteurs
Figure 丨 CMOS
Shen Yichen a également déclaré que puisque la puce photonique est encore basée sur le processus de fabrication CMOS actuel, elle est plus avantageuse en termes de coût ou de technologie de production de masse que le procédé spécial utilisé en informatique quantique. C'est mieux qu'une puce semi-conductrice traditionnelle mais beaucoup mieux qu'une puce quantique.
Cependant, les performances d'une puce photonique dépendent de l'architecture et de l'algorithme, tels que le nombre de longueurs d'onde de lumière à combiner en même temps, ou la bande passante du signal optique utilisé dans la puce, et le goulot d'étranglement de la conversion photoélectrique, Feature point de vue, dans l'algorithme approprié pour atteindre une centaine de fois la vitesse des puces de semi-conducteurs traditionnels n'est pas beaucoup d'un problème.
Bien sûr, en théorie, une puce photonique à grande échelle peut faire, peut faire très peu, mais parce que la lumière ne convient pas pour un fonctionnement non linéaire, en plus de l'intégration et la taille de la puce optique ont encore certaines spécifications, remplacer complètement puces semi-conductrices Toujours avoir de grandes difficultés.
De la puce, l'algorithme à l'écologie environnante se développe
Shen Chen a également souligné que le Lightelligence actuel développement de puces photoniques a terminé le spectacle en laboratoire, dans l'algorithme, le bus et le stockage a une conception correspondante de progrès, bien sûr, le plus important des puces informatiques ou l'écologie, cela nécessite davantage de recherche institutions et sociétés ajoutées à élargir le champ de l'informatique optique pour construire ensemble.
Parce que le produit principal est une puce, la partie centrale est la combinaison de l'algorithme et du matériel, ainsi que les instructions et le compilateur correspondants, et le travail de Lightelligence consiste à appliquer la puce développée au framework courant, par exemple TensorFlow, Caffe et ainsi de suite.
En outre, Lightelligence développe des conceptions périphériques correspondantes en raison de la particularité du comptage de photons en transmission ou en stockage, bien que les systèmes de stockage actuels puissent accélérer la vitesse des atterrissages, mais peuvent limiter les performances du calcul photonique, Par conséquent, cette partie de l'avenir, ou avec la conception optimisée par photon computing comme objectif, sera en mesure de mettre en évidence les avantages globaux de l'informatique photonique.
Après l'équipe Lightelligence travaille maintenant pour améliorer le calcul de corrélation de photons écologique, le cours actuel n'est pas mature, mais l'industrie de l'informatique haute performance, et même une meilleure architecture informatique de réseau de neurones a des attentes très élevées, je crois que l'atterrissage de l'architecture informatique photoniques, peut accélérer considérablement AI changement écologique le calcul global.
Shen Yi Chen a dit, que ce soit pour un usage particulier, ou pour une puissance de calcul à usage général, ce sera la sélection des différents développement de l'architecture de puce de processus. Lightelligence premier ou bien les scénarios technologiques ou de l'application des applications plus de puces photoniques matures, puis tourner progressivement à se développer disponibles gamme d'applications, tout en travaillant à développer les extrémités avant et arrière de la technologie des puces photoniques, mieux adapté à l'avenir des différents scénarios de calcul.
Shen a également souligné qu'il y a encore beaucoup d'améliorations majeures à faire sur le chemin de l'informatique photonique en général, mais c'est probablement le meilleur moment et le plus proche à réaliser, en comparaison avec les tentatives passées de photon computing.