В сегодняшнем мире, где искусственный интеллект стремительно развивается, появляются революционные решения, способные значительно повысить эффективность AI-систем и снизить их энергопотребление. Одно из таких прорывных решений – использование оптических вычислений для ускорения работы искусственного интеллекта.
Оптические вычисления в искусственном интеллекте: революция в производительности
Британская компания Lumai разрабатывает 3D оптические вычислительные процессоры, которые значительно ускоряют рабочие нагрузки искусственного интеллекта. Их технология, выполняющая матрично-векторные операции с помощью световых лучей в трехмерном пространстве, предлагает впечатляющие преимущества: производительность до 50 раз выше и на 90% меньшее энергопотребление по сравнению с традиционными кремниевыми ускорителями.
От университетского исследования к коммерческому проекту
История Lumai началась в Оксфордском университете, когда исследователи доказали, что использование света для вычислений может значительно повысить производительность AI и снизить энергопотребление. Ученые осознали, что существующее кремниевое AI-оборудование достигает естественных ограничений, и оптические вычисления могут решить эту проблему. С этой идеей они обратились к венчурным инвесторам, которые поддержали создание компании.
Как работает 3D оптическое матрично-векторное умножение?
AI-системам необходимо выполнять множество математических вычислений, называемых матрично-векторным умножением. Эти вычисления являются двигателем, который обеспечивает работу искусственного интеллекта. В Lumai этот процесс осуществляется с помощью света вместо электричества:
- Информация кодируется в световые лучи
- Световые лучи перемещаются в 3D-пространстве
- Свет взаимодействует с линзами и специальными материалами
- Эти взаимодействия выполняют математические операции
Используя все три измерения пространства, процессор обрабатывает больше информации с каждым световым лучом. Это делает подход очень эффективным – снижая энергию, время и стоимость, необходимые для работы AI-систем. Если вы интересуетесь новейшими технологиями в сфере AI и хотите создать своего интеллектуального ассистента, рекомендуем взглянуть на курс по AI агентам, который поможет лучше разобраться в этой области.
Преимущества оптических вычислений перед традиционными GPU
Темп развития кремниевых технологий существенно замедлился, что означает, что каждое повышение производительности процессора на основе кремния (например, GPU) приводит к значительному увеличению энергопотребления. Решения на основе только кремния потребляют огромное количество энергии и приносят все меньше пользы, что делает их невероятно сложными и дорогими.
Почти нулевая задержка при выполнении операций
Оптический процессор Lumai выполняет очень большую (1024 x 1024) матрично-векторную операцию за один цикл. Кремниевые решения обычно разделяют матрицу на более мелкие, которые обрабатываются по отдельности, а затем результаты комбинируются. Это занимает время и приводит к использованию большего объема памяти и энергии.
Сокращение времени, энергии и стоимости обработки AI критически важно как для того, чтобы позволить большему числу предприятий получать выгоду от использования искусственного интеллекта, так и для обеспечения продвинутого AI наиболее устойчивым способом.
Оптические вычисления как ответ на энергетический кризис в дата-центрах
Энергопотребление дата-центров растет с тревожной скоростью. Согласно отчетам, потребление энергии дата-центрами в США, как ожидается, утроится к 2028 году, потребляя до 12% энергии страны. Некоторые операторы дата-центров рассматривают возможность установки ядерной энергии для обеспечения необходимой мощности.
Индустрии необходимо искать различные подходы к AI, и оптические вычисления могут стать ответом на этот энергетический кризис. Производительность первого процессора Lumai – это только начало того, что можно достичь. Ожидается, что их решение будет продолжать обеспечивать огромные скачки в производительности: путем увеличения оптических тактовых частот и ширины векторов без соответствующего увеличения потребляемой энергии.
Будущее оптических вычислений в AI и вычислениях в целом
Оптика в целом будет играть огромную роль в дата-центрах в будущем – от оптических соединений, оптических сетей, оптического переключения и, конечно, оптической обработки AI. Требования, которые AI предъявляет к дата-центрам, являются ключевым фактором этого перехода к оптике.
Оптические соединения позволят обеспечить более быстрые соединения между AI-процессорами, что необходимо для крупных AI-моделей. Оптическое переключение обеспечит более эффективную работу сетей, а оптические вычисления позволят выполнять более быструю, энергоэффективную и более дешевую обработку AI. Вместе они помогут обеспечить еще более продвинутый искусственный интеллект, преодолевая проблемы замедления масштабирования кремния со стороны вычислений и ограничения скорости меди со стороны соединений.
По мере развития технологий искусственного интеллекта, оптические вычисления могут стать ключом к преодолению текущих ограничений и открытию новых возможностей в мире AI.