تراشههای فوتونیکی جدید تولید شده توسط دانشمندان در چین، پیشرفتهای بینظیری را در زمینه سرعت و کارایی به نمایش گذاشتهاند، اما این دستاوردها تنها برای بارهای کاری خاص و محدود قابل اجرا هستند. گزارشها نشان میدهند که گروهی از محققان چینی یک سری از تراشههای فوتونیکی جدید طراحی کردهاند که توانایی آنها در زمینه سرعت و بهرهوری میتواند پردازندههای گرافیکی پیشرفته هوش مصنوعی انویدیا را با اختلافی بیشتر از ۱۰۰ برابر تحتالشعاع قرار دهد.
طبق این ادعاها، این تراشههای نوین میتوانند در برخی فعالیتهای خاص مانند تولید ویدیو و تصاویر جدید، عملکرد بهتری نسبت به فناوریهای برتر انویدیا را از خود نشان دهند. علیرغم اینکه این موارد بهنظر حیرتانگیز میآید، ضروری است بدانیم که این تراشهها مستقیماً جایگزین پردازندههای گرافیکی انویدیا برای کاربردهای عمومی نمیشوند.
در واقع، در صورت صحت این ادعاها، این تراشهها نمایانگر یک معماری محاسباتی بینظیر برای بارهای کاری مشخص و محدود در زمینه هوش مصنوعی به شمار میآیند، بهویژه برای کارهایی مانند بینایی ماشین و ایجاد تصاویر مولد.
پردازندههای گرافیکی انویدیا، مانند مدل مشهور NVIDIA A100، برای انجام محاسبات خود از الکترونهای عبوری از ترانزیستورها استفاده میکنند. این روش امکان اجرای دستورها بهصورت گامبهگام را فراهم میآورد و قابلیت انعطافپذیری بالایی دارد، بهطوری که میتواند در یک زمان چندین برنامه را همزمان اجرا نماید.
اما این تراشهها نیاز به مصرف بالای انرژی دارند و میتوانند به سرعت داغ شوند. همچنین، فرآیند ساخت آنها به تکنیکهای بسیار پیشرفته بستگی دارد.
تراشههای فوتونیکی جدید چینی، همچون اکسل (ACCEL) و لایتجن (LightGen)، بهجای الکترونها از فوتونها بهره میبرند تا عمل کنند. این تراشهها محاسبات خود را از طریق تعاملات نوری انجام میدهند، که به ایجاد سرعتی بسیار بالا و بهرهوری انرژی چشمگیری منجر میشود.
گرچه، در مقایسه با پردازندههای گرافیکی انویدیا در زمینه انعطافپذیری محدود هستند. اما، طراحی آنها نسبت به روشهای قبلی آسانتر است و میتوان از تکنیکهای قدیمیتر برای تولید آنها استفاده کرد.
برای روشنتر شدن تفاوتها، میتوان پردازندههای گرافیکی انویدیا را به ماشینحسابهای قابل برنامهریزی و این تراشههای فوتونیکی جدید را بیشتر به دستگاههای آنالوگ خاص با اهداف خاص تشبیه کرد.
تراشه اکسل که توسط دانشگاه تسینگهوا طراحی شده، یک تراشه هیبریدی است که شامل اجزای فوتونیکی و بخشهایی از تراشههای الکترونیکی آنالوگ است. این تراشهها قادرند با استفاده از تکنیکهای قدیمیتر شرکت Semiconductor Manufacturing International Corporation ساخته شوند و توان پردازشی معادل ۴.۶ پتافلاپس را با مصرف انرژی بسیار کم ارائه دهند.
برای مقایسه، هر پتافلاپس معادل یک کوادریلیون، یعنی ۱۰^۱۵، عملیات ممیز شناور در هر ثانیه است. این رقم بهخودیخود غیرقابل چشمپوشی است، ولی باید توجه داشت که این تراشهها غیراز کدگذاری و اجرای کارهای سنگین مبتنی بر حافظه، بهطور خاص طراحی شدهاند.
این تراشهها تنها میتوانند عملیات ریاضی آنالوگ از پیش تعیین شده را انجام دهند که برای کارهایی مانند تشخیص تصویر و بینایی در شرایط کمنور کاملاً مناسب است. اما هرگز توانایی انجام کارهایی نظیر اجرای نرمافزارها، آموزش مدلها یا جایگزینی پردازندههای گرافیکی و یا پردازندههای مرکزی در دستگاههای الکترونیکی را نخواهند داشت.
تراشه دیگر به نام لایتجن، با همکاری یک تیم از دانشگاه شانگهای جیائو تونگ و دانشگاه تسینگهوا توسعهیافته است. بر خلاف اکسل، این تراشه کاملاً نوری بوده و بیش از ۲ میلیون نورون فوتونیکی را در خود جای داده است.
این تراشه به ادعای توسعهدهندگان قادر است وظایفی از جمله تولید تصاویر، انتقال سبک، حذف نویز و دستکاری تصاویر سهبعدی را انجام دهد. بهخصوص در مقایسه با سایر تراشههای معروف انویدیا، لایتجن میتواند این وظایف را با سرعتی بیش از ۱۰۰ برابر سریعتر و با مصرف انرژی بسیار کمتر انجام دهد.
در این راستا، تیم تحقیقاتی توضیح میدهد که لایتجن بهعنوان قویترین شاهد برای این حقیقت است که فناوری فوتونیک میتواند زمینهساز هوش مصنوعی واقعی شود، هرچند تنها در حوزههایی با شرایط محدود.
اکسل و لایتجن نشان میدهند که سختافزار هوش مصنوعی بر پایه نور میتواند برای وظایف خاص هوش مصنوعی، با فاصلهای قابل توجه از پردازندههای گرافیکی پیشی بگیرد. ولی باید به خاطر داشت که این تراشهها ماشینهای آنالوگ ویژهای هستند و جایگزینهای عمومی نیستند، که این نکته نکتۀ اساسی و مهمی به شمار میآید.