Κινέζοι επιστήμονες αποκάλυψαν ένα οπτικό τσιπ για υπολογιστές που ξεπερνά σε απόδοση το κορυφαίο hardware τεχνητής νοημοσύνης της Nvidia με εκατονταπλάσια ταχύτητα και ενεργειακή απόδοση – ιδιαίτερα για εργασίες όπως η παραγωγή βίντεο και η σύνθεση εικόνας.
Το τσιπ LightGen αναπτύχθηκε από ομάδα του Πανεπιστημίου Shanghai Jiao Tong και του Πανεπιστημίου Tsinghua, αξιοποιώντας την ταχύτητα του φωτός για να εκτελεί σύνθετες και βαριές εργασίες τεχνητής νοημοσύνης.
Με περισσότερους από 2 εκατομμύρια φωτονικούς νευρώνες ενσωματωμένους σ' ένα συμπαγές τσιπ, το LightGen μπορεί να δημιουργήσει εικόνες υψηλής ανάλυσης και βίντεο, συμπεριλαμβανομένων τρισδιάστατων σκηνών, γράφει το South China Morning Post.
Η έρευνα, με επικεφαλής τον καθηγητή Chen Yitong από το Πανεπιστήμιο Shanghai Jiao Tong, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.
Ο Chen δήλωσε ότι το LightGen μπορεί να «αναβαθμιστεί περαιτέρω» και πρόσθεσε: «Παρέχει έναν νέο τρόπο γεφύρωσης της νέας αρχιτεκτονικής τσιπ με την πολύπλοκη τεχνητή νοημοσύνη, χωρίς μείωση της απόδοσης και με ταχύτητα και αποτελεσματικότητα που είναι τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες για βιώσιμη τεχνητή νοημοσύνη».
Η γενετική τεχνητή νοημοσύνη μπορεί πλέον να παράγει ρεαλιστικές εικόνες, ακόμη και βίντεο, αλλά χρειάζεται τεράστια υπολογιστική ικανότητα καταναλώνοντας μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες έχουν στραφεί στη φωτονική υπολογιστική, καθώς τα συμβατικά ηλεκτρονικά τσιπ φτάνουν στα όριά τους.
Οι παραδοσιακοί υπολογιστές βασίζονται στη ροή ηλεκτρονίων για την αποστολή και την επεξεργασία πληροφοριών, ενώ η φωτονική υπολογιστική χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ αντί για ηλεκτρόνια, εκτελώντας λειτουργίες με την ταχύτητα του φωτός.
Τα οπτικά σήματα έχουν επίσης το πλεονέκτημα ελαχιστοποίησης της κατανάλωσης ενέργειας και τάχιστης απόκρισης στα αιτήματα των χρηστών.
Ωστόσο, παρ' ότι τα φωτονικά υπολογιστικά συστήματα έχουν δείξει δυνατότητες σε συγκεκριμένες εργασίες, έχουν δυσκολευτεί να χειριστούν εργασίες υψηλής πολυπλοκότητας με τεχνητή νοημοσύνη - όπως η σύνθεση εικόνων και η δημιουργία βίντεο - λόγω περιορισμών στην αρχιτεκτονική υπολογιστών τους και υπανάπτυκτων αλγορίθμων εκπαίδευσης.
Η εργασία της ομάδας LightGen επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη τριών τομέων: στην κατασκευή μιας νέας αρχιτεκτονικής, στην ανάπτυξη νέου αλγορίθμου εκπαίδευσης και στην παροχή υψηλής πυκνότητας ενσωμάτωσης στο τσιπ.
Η κινεζική επιστημονική ομάδα τοποθέτησε περισσότερους από 2 εκατομμύρια φωτονικούς «νευρώνες» σ' ένα τσιπ 136,5 τετραγωνικών χιλιοστών, κατασκευάζοντας ένα εξελιγμένο δίκτυο ικανό να χειρίζεται τη δημιουργία εικόνων υψηλής ανάλυσης.
Τα πειράματα ανέδειξαν ορισμένες από τις ικανότητες του LightGen, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας εικόνων σε ανάλυση 512×512 pixel με ποικίλες κατηγορίες, χρώματα, εκφράσεις και φόντα, πλούσιες σε λεπτομέρειες και λογικά σωστές.
Η μελέτη ανέφερε: «Η LightGen εφάρμοσε πειραματικά τη δημιουργία σημασιολογικών εικόνων υψηλής ανάλυσης, την αποθορυβοποίηση [κάνοντας τις κοκκώδεις εικόνες να φαίνονται πιο ευκρινείς], τη μεταφορά στυλ, τη δημιουργία και τον χειρισμό τρισδιάστατων εικόνων».
Με μια συντηρητική εκτίμηση, η LightGen πέτυχε υπολογιστική ταχύτητα 3,57×10⁴ Tera Operations Per Second (TOPS) και ενεργειακή απόδοση 6,64×10² TOPS/watt.
Αυτό σήμαινε ότι η συνολική του απόδοση ξεπέρασε εκείνη των κορυφαίων ηλεκτρονικών τσιπ, όπως το A100 της Nvidia, κατά περισσότερο από εκατό φορές.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι το LightGen μπορεί να σηματοδοτήσει μια καίρια αλλαγή στο υλικό που χρησιμοποιείται για την παραγωγική τεχνητή νοημοσύνη, καθιστώντας τη φωτονική υπολογιστική ως βασική πλατφόρμα για πολύπλοκες δημιουργικές εργασίες.
Πρόσθεσαν, τέλος, ότι η εξαιρετική ενεργειακή του απόδοση προσφέρει ρεαλιστική επιλογή για την άμβλυνση των αυξανόμενων ενεργειακών απαιτήσεων της υπολογιστικής τεχνητής νοημοσύνης.