De hecho, el equipo de investigación y los coinvestigadores del MIT también han hecho descubrimientos similares en su arquitectura de chip computacional propuesta anterior de 2016 que utiliza fotones en lugar de electrones como la interacción teórica de la luz y la lente misma Una Computación Complicada: Transformada de Fourier: utilizando este principio y usando múltiples técnicas de dirección de haz, las correlaciones se pueden usar para encontrar el resultado deseado de una búsqueda, y el equipo de investigación hace referencia a la arquitectura de chip como Programable Nano. Procesador fotónico
En junio de 2017, un equipo de investigación del MIT presentó un documento sobre procesadores nanofotónicos programables y publicó en Nature - Photonics, el primer autor y corresponsal del periódico, nacido en Hangzhou. Actualmente, Shen es co-fundador y CEO de Lightelligence y uno de los 35 jóvenes chinos de innovación tecnológica de menos de 35 años seleccionados por MIT Review en 2017.
La computación de fotones tiene ventajas únicas cuando se trata de algunos algoritmos de inteligencia artificial
Figura 丨 2017 MIT Review China, 35 años de edad, 35 años de edad, la innovación científica y tecnológica seleccionada, cofundador de Lightelligence y CEO Shen también por la mañana
Lightelligence actualmente bajo la dirección de Chen Yichen, el pleno desarrollo de la tecnología correspondiente chip óptico, incluyendo el diseño de chips, el algoritmo básico, transmisión, periféricos, y otros, quieren construir un ecosistema completo computación óptica. Debido Lightelligence desarrolló la tecnología es probable que cambiar por completo la ecología de la computación por lo tanto, llamar la atención, incluyendo la computación en la nube Baidu como el núcleo de los proyectos de desarrollo, así como una serie de ejecutivos de la industria de semiconductores estadounidenses son optimistas sobre el futuro debido a que el chip fotónico, y convertirse en Lightelligence primeros inversores.
Shen Chen también expresó el DT-jun, debido a su programa de doctorado en el proyecto de investigación del MIT es principalmente a la nanofotónica, justo en el año 2015, las aplicaciones de IA Quítese rápidamente. Como todos sabemos, además de los datos, la aplicación de hardware de AI también es muy importante , así que empieza con la idea de aplicaciones fotónicas en el entorno informático.
Pero ¿por qué nadie pensó en convertir los fotones utilizados para calcular el efecto de las redes neuronales que 2015? Shen Chen también dijo que esto se debe a que en el pasado la informática de red neuronal no es popular, y el cálculo de la lógica tradicional no se calcula fotón hace mejor lugar.
De hecho, chips fotónicos probablemente será el siguiente más adecuado para la arquitectura de hardware como cálculos de AI, debido a las características inherentes de la luz para el cálculo lineal (la parte más importante del cálculo en la AI), que contiene un cálculo paralelo de alta dimensión. por el contrario, a pesar de la computación cuántica ha atraído recientemente la atención debido a la IA, pero la computación cuántica se encuentra todavía en favor de áreas de especialización para decodificar o de búsqueda, y el otro sobre la producción ecológica aún no tiene madura, pero el potencial no se puede subestimar.
Desde la transmisión hasta el cálculo, los chips de fotones se convertirán en la solución informática definitiva.
Dos fenómenos físicos completamente diferentes, eléctricos y ópticos, finalmente lograron unirse después de que Intel presentara el primer láser de silicio híbrido CMOS de proceso estándar desde 2006. Con los años, la transmisión óptica de banda ancha ultra alta basada en esta tecnología La arquitectura se ha convertido en uno de los favoritos de los centros de datos de alto rendimiento, lo que reduce efectivamente los cuellos de botella del sistema causados por grandes cantidades de transmisión de datos.
En 2015, los investigadores de IBM publicaron una nueva técnica experimental para fotones integrando un conjunto de fotones de silicio en el mismo tamaño de paquete que la CPU, pero el problema con la fotónica de silicio siempre ha sido la interfaz óptica del chip, pero la solución fotónica de IBM La solución se puede aplicar a sistemas en chips (SoCs), transfiriendo la luz entre chips con conectores de borde de bajo costo o comunicación de chip a chip simplemente uniendo bordes de chips CMOS.
Estos chips fotónicos se desarrollan principalmente para resolver los problemas de interconexión de chip a chip o chip-a-memoria tradicionales. Con la integración de la invención de chips fotónicos de alta calidad, el reemplazo de la enorme y compleja arquitectura de transmisión óptica compleja, y Más rápido, latencia más baja.
Sin embargo, el concepto real de llevar fotones al campo de la informática e incluso formar un "chip fotónico" solo se ha descubierto gradualmente en los últimos dos años.
Aunque la tecnología de chips semiconductores se basa en la integración de nuevas aplicaciones y algoritmos, se pueden hacer más y más cosas. De hecho, la arquitectura del chip se basa en la misma lógica y está limitada por tecnología de semiconductores, potencia de cálculo, tamaño y El consumo de energía, la formación de costos es difícil de equilibrar las cuatro esquinas de la relación.
En este momento, la industria también comenzó la búsqueda activa de la nueva tecnología de computación para romper a través de la GPGPU de estado., Chip de red neuronal, DSP, FPGA se han propuesto, que se especializa en la solución de aplicaciones informáticas específicas en diferentes momentos, pero no abordan el chip subyacente problema, que está restringido sobre la base de las características físicas de los mismos que se enfrenta la estructura semiconductora.
principio de acción sináptica Figura Shu fotón
Las crecientes necesidades informáticas de AI ponen en marcha la arquitectura de procesamiento. Intel, por ejemplo, combinará potencia de CPU y FPGA en el futuro para hacer frente a situaciones de aplicación más complejas. NVIDIA está reforzando significativamente su última generación de soluciones de GPU Además, muchos esperan introducir arquitecturas nuevas más apropiadas para computaciones específicas, como NPU, computación cuántica y los últimos conceptos de computación: circuitos fotónicos basados en circuitos fotónicos. Arquitectura informática (circuitos fotónicos).
De hecho, la 'luz' se ha utilizado en el entorno informático durante más de una década y se utilizó principalmente para transferir datos entre diferentes chips o dispositivos de almacenamiento. Sin embargo, debido a que las tecnologías de transmisión relacionadas son demasiado costosas y deben ser colocadas El perímetro costoso puede mostrar sus beneficios, y por lo tanto, la transmisión de 'luz' nunca se ha extendido al mercado de consumo, lo que nos lleva a no tener una comprensión clara de este hecho.
Sin embargo, el cálculo es otro nivel de problema.
Figura 丨 Chip de fotónica de SMART Photonics
Con un concepto muy simple para explicar el chip de computación de fotones, es el uso del chip innumerables interruptores ópticos, el papel es similar a la puerta lógica en chips semiconductores, el uso de diferentes longitudes de onda, combinaciones de fase e intensidad de la luz, espejo complejo, filtro Y la estructura del prisma de la matriz de procesamiento de la información.
fotónica de silicio y la microelectrónica, se basan en la arquitectura del silicio material semiconductor. Los aspectos ópticos de transmisión de comunicación y aplicaciones como el silicio ha sido bastante popular, debido a la reacción rápida y las propiedades de luz paralelos, puede transmitir al instante grandes cantidades de datos, por lo que es ampliamente utilizado en los datos el centro servidor. debido a la estabilidad de transmisión de fotones, paralelismo, relativamente simple en su diseño y la corrección, la transmisión y la conversión de energía requerida es extremadamente pequeño, por lo que el uso de fotón marco teórico se puede hacer rendimiento consumo de energía relativamente baja en segundo lugar, en teoría, chips fotónicos se pueden hacer en un muy pequeñas aplicaciones escala, tales como dispositivos móviles.
chip de fotónico puede seguir la tecnología actual de semiconductores madura, y todavía está en el chip fotónico etapa experimental requiere sólo proceso de edad micrones puede lograr de manera significativa más allá tanto de la potencia de cálculo chip semiconductor, y por lo tanto el futuro de la nave espacial en miniatura es enorme. Con el aumento en la densidad de chips, el rendimiento puede ser un crecimiento sustancial, e incluso tener la oportunidad de reescribir completamente los límites de la Ley de Moore.
La tecnología CMOS sigue la mayor ventaja de la computación de fotones, pero el objetivo no es reemplazar la computación de semiconductores tradicional
Figura 丨 CMOS
Shen Chen también dijo que como el chip fotónico es básicamente el proceso actual de fabricación CMOS basado en computación cuántica con respecto al uso de la tecnología especial, el coste de producción o la tecnología para ser una ventaja, aunque los chips de densidad de fotones de laboratorio Es mejor que un chip de semiconductor tradicional, pero mucho mejor que un chip cuántico.
Eficacia del chip fotónico dependiendo de la arquitectura y los algoritmos, por ejemplo, mientras que la luz de diferentes longitudes de onda se realiza utilizando una combinación del número de la carretera, o ancho de banda de la señal óptica utilizada en el chip, y un cuello de botella de conversión fotoeléctrica, pero la luz de la única física El punto de vista de la característica, en el algoritmo apropiado para lograr cien veces la velocidad de los chips semiconductores tradicionales, no es un gran problema.
Por supuesto, en teoría, un chip fotónico a gran escala puede hacer, puede hacer muy poco, pero debido a que la luz no es adecuado para el funcionamiento no lineal, además de la integración y el tamaño del chip óptico todavía tienen ciertas especificaciones, para reemplazar completamente chips semiconductores Todavía tengo una gran dificultad.
Desde el chip, el algoritmo de la ecología circundante está desarrollando
Shen Chen también hizo hincapié en que el actual desarrollo de chips fotónicos Lightelligence se ha completado la demostración de la etapa de laboratorio, en el algoritmo, autobús y almacenamiento tiene un diseño correspondiente de progreso, por supuesto, la ecología o los chips de computadora más importante, esto también requiere más investigación Las instituciones y empresas para unirse a la expansión de la informática óptica en esta área para establecer conjuntamente.
Debido a que el producto principal es un chip, la parte central es la combinación de algoritmos y hardware, y la instrucción de chip y el compilador correspondiente y trabajo Lightelligence es hacer que los chips desarrollados se pueden aplicar a los marcos populares actualmente en el mercado, por ejemplo, TensorFlow, Caffe, etc.
Además, debido a que el fotón se calcula en la transmisión o almacenamiento tiene sus propias peculiaridades, Lightelligence también el desarrollo de diseño periférico correspondiente. Por supuesto, ahora en uso, aunque el sistema de almacenamiento puede acelerar la llegada de la velocidad comercial, pero podría limitar el rendimiento de la computación fotónica, Por lo tanto, esta parte del futuro, o con el diseño optimizado de computación de fotones como objetivo, podrá resaltar las ventajas generales de la computación de fotones.
Después de equipo Lightelligence está trabajando para mejorar el cálculo de correlación de fotones ecológica, el curso actual no es maduro, pero la industria de la computación de alto rendimiento, y la arquitectura informática de red aún mejor neuronal tiene muy altas expectativas, creo que la arquitectura de computación fotónica de aterrizaje, puede acelerar enormemente AI cambio ecológico el cálculo global.
Shen Yi Chen dijo que, si es para un propósito particular, o por el poder de computación de propósito general, esta será la selección de diferente desarrollo de la arquitectura de chip proceso. Lightelligence primera o la voluntad aplicaciones de chips fotónicos las tecnología o aplicación escenarios más maduros, y luego gire gradualmente para expandir disponibles gama de aplicaciones, mientras que también trabaja para desarrollar los extremos frontal y posterior de la tecnología de chip fotónico, mejor adaptado para el futuro de diferentes escenarios de computación.
Shen también enfatizó que todavía hay muchas mejoras de ingeniería importantes en el camino a la computación de fotones en general, pero es probablemente el mejor momento y el más cercano para lograr, en comparación con los intentos anteriores de computación de fotones.