Создана первая фотонная нейросеть — Naked Science
6 минут
Мария Кривоченко

Создана первая фотонная нейросеть

Американские ученые разработали нейросеть, в которой операции совершаются с помощью фотонов. Такой подход значительно снижает траты энергии на обучение сети и позволяет производить вычисления с околосветовой скоростью.

Изображение чипа / © Марио Мискульо
Изображение чипа / © Марио Мискульо

За последние годы ученые продвинулись в создании искусственного интеллекта (ИИ). Это стало возможно благодаря разработке систем машинного обучения: оно выполняется нейросетями и частично воспроизводит функциональные возможности мозга.

Современные цифровые процессоры, пригодные для глубокого обучения, например графические или тензорные, не могут выполнять сложные операции достаточно быстро и точно. А производительные системы искусственного интеллекта остаются слишком громоздкими, чтобы их можно было использовать в современных компьютерах и смартфонах.

Группа исследователей из США предложила новый способ, посредством которого нейросети смогут совершать необходимые вычисления для обучения ИИ. Они собираются использовать свет вместо электричества: по мнению ученых, фотонные чипы делают процесс машинного обучения гораздо быстрее и эффективнее. Подробное описание нового подхода опубликовано в журнале Applied Physics Reviews.

Ядро фотонного тензора (РТС) и двигатель разработки. (a) PTC состоит из 16 элементов (b) схема вычислений которые производит разработка. / © Applied Physics Reviews.

«Мы выяснили, что фотонные платформы с встроенной оптической памятью могут выполнять те же самые операции, что и тензорные процессоры. При этом они потребляют меньше энергии и гораздо производительнее. Их можно использовать, чтобы совершать вычисления со скоростью света», — рассказал Марио Мискульо, один из разработчиков, доцент Университета имени Джорджа Вашингтона в США.

Каждый чип состоит из 16 световодов, к которым подключены генераторы света и ячейки памяти. Они меняют оптические свойства при контакте со светом или пропускании через них электрического тока. Ученые настраивают чипы так, что через них проходят лучи света — это позволяет совершать математические операции, чтобы параллельно умножать матрицы и обрабатывать данные. Современные процессоры выполняют их последовательно, требуя при этом непрерывного доступа к кэш-памяти.

Авторы разработки отмечают, что фотонные запоминающие устройства, в отличие от электрооптических модуляторов, сохраняют информацию без лишнего энергопотребления. «Фотонные специализированные процессоры могут сэкономить огромное количество энергии, сокращая время отклика и обработки данных», — добавил Мискульо.

Тесты показали, что производительность фотонных чипов в два-три раза выше, чем у представленных на рынке сегодня. Скорость обработки данных в них может достигать двух петафлопс в секунду, при этом они потребляют около 80 ватт энергии, из которых 95% будет тратиться на поддержку работы чипа, а всего 5% — на вычисления.

Ученые считают, что фотонные чипы станут востребованными в науке и производстве электронных устройств благодаря своим уникальным характеристикам. Также они предполагают, что разработка будет полезна не только при машинном обучении, но и для работы сетей 5G и 6G.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 18:38
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

Вчера, 11:17
4 минуты
Илья Ведмеденко

Истребитель F-15C Eagle Военно-воздушных сил США уничтожил цель ракетой AIM-120 AMRAAM на максимальной дистанции из всех известных.

13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Хронический риносинусит, который связан с постоянной заложенностью носа и головными болями, как выяснили ученые, может вызывать и изменения в головном мозге.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: