• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.07.2020
Мария Кривоченко
7 116

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

6 часов назад
Михаил Орлов

Рядом с местом добычи медных руд в пустыне Атакама, расположенной на территории Чили, образовался очень большой круглый провал. Его диаметр достигает 32 метров, а глубина превышает 200 метров. Местные власти расследуют причины случившегося.

Позавчера, 14:54
Сергей Васильев

Крошечные маячки помогли ученым следовать за мигрирующими насекомыми в небольшом самолете, показав, что те уверенно ориентируются в пространстве, перелетая на тысячи километров.

Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

6 часов назад
Михаил Орлов

Рядом с местом добычи медных руд в пустыне Атакама, расположенной на территории Чили, образовался очень большой круглый провал. Его диаметр достигает 32 метров, а глубина превышает 200 метров. Местные власти расследуют причины случившегося.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: