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技術前沿

性能更高 能耗更低 光子計算芯片可集成到傳統硬件工作

激光制造網 來源:千龍網2025-04-10 我要評論(0 )   

《自然》雜志4月9日發表的兩篇獨立研究論文介紹了兩種光子計算芯片,與電子系統結合在一起,比傳統電子芯片性能更高,能耗更低,將能滿足因人工智能(AI)技術發展而推...

《自然》雜志4月9日發表的兩篇獨立研究論文介紹了兩種光子計算芯片,與電子系統結合在一起,比傳統電子芯片性能更高,能耗更低,將能滿足因人工智能(AI)技術發展而推升的計算需求。

AI和深度學習模型的復雜性日益增長,將傳統電子計算推向極限,而且能源需求也不斷增加。光子計算使用光子而非電子,是應對這些挑戰的潛在方案。因為乘法和加法作為AI的核心計算操作,在使用光子電路時會更快、更高效。不過,將光子芯片集成到傳統硬件電子器件中能否表現出優勢,一直很難證明。這兩篇最新論文探索了與硅電子集成的光子計算芯片的性能。

據其中一篇論文介紹,新加坡Lightelligence公司演示了一種名為PACE的光子加速器,能完成極低時延的計算。時延是衡量實時處理計算速度的重要指標。這個大型加速器由逾16000個光子元件以64×64矩陣組成,能實現高速計算(最高達1GHz),而且相比小型電路或單個光子元件,其最小時延可降低至原來的1/500。PACE能解決“伊辛問題”這類很難的計算問題,證明了該系統在實際應用中的可行性。

美國Lightmatter團隊在另一篇獨立論文中描述了一種能以高準確度、高效執行AI模型的光子處理器。該處理器由4個128×128矩陣組成,能執行自然語言處理模型BERT和一個名為ResNet的神經網絡(用于圖像處理),且準確度與傳統電子處理器不相上下。團隊演示了他們的光子處理器的一系列應用,包括生成莎士比亞式文本,準確給電影評論分類,以及玩電腦游戲《吃豆人》。

兩個團隊都表示他們的系統可擴展,但仍需進一步優化。美國達特茅斯學院科學家在新聞與觀點文章中評論稱,“光子計算的研發已有數十載,而這些演示可能意味著我們終于能利用光來構建更強大、更高效的計算系統”。

【總編輯圈點】

隨著科技的發展,計算能力的需求持續攀升,特別是在AI和深度學習領域,傳統電子芯片已逐漸力不從心。在此背景下,結合了光與電優勢的新型計算芯片,為解決這些問題帶來了曙光。本文中的這些成果,標志著計算機科學領域的重大突破,也預示著這一路徑未來可能出現更符合需求的設備。新成果還需進一步優化以實現更大規模應用,前路充滿挑戰,但光子計算技術正在開辟一條新路,在計算世界中扮演更為重要的角色。


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