Od spuštění ENIACu uplynulo osmdesát let. Byl to první počítač pro všeobecné použití, který vytvořili výzkumníci z University of Pennsylvania J. Presper Actont a John Mauchly. Běžel na elektronech a to zůstává základem toho, jak váš notebook dnes funguje.
Ale elektrony se dostaly do slepé uličky.
Jak modely umělé inteligence rostou, hardware naráží na své limity. Elektrony nesou náboj. Tento náboj vytváří tření, odpor a teplo. Plýtváme energií v boji s termodynamikou, jen abychom zabránili tavení třísek. Omezení jsou fyzická, přísná a zřejmá.
Bos Zen, fyzik z University of Pennsylvania, nečeká na lepší chladicí systémy. Dívá se na světlo.
Na fotony. Jsou rychlé, nehmotné a bez náboje. Fotony se pohybují podél optického vlákna s minimální ztrátou energie. Nicméně se navzájem strašně ovlivňují. Fotony jsou jako duchové: procházejí logickými branami, které počítače potřebují k přepínání a rozhodování. Li He, spoluautor nové studie, to říká bez obalu:
“Protože jsou nabitě neutrální a mají nulovou klidovou hmotnost… tato neutralita znamená, že stěží interagují, takže jsou špatné pro logiku přepínání signálu.”
Máme nejrychlejší “kurýry”, ale ti jsou na výpočty k ničemu. Nebo to tak vypadalo.
Světlo se chová jako hmota
Zenův tým našel řešení. Nenutili fotony „komunikovat“. Zkombinovali je s něčím jiným.
Výzkumníci vytvořili exciton-polaritony v ultratenkém polovodiči. Napůl světlo, napůl elektron – kvazičástice. Výsledek? Udržujete rychlost světla, ale nyní má hmotnost. Ona interaguje. Může přepínat signály. Umí spočítat.
Většina moderních fotonických čipů je „čitelná“. Používají světlo na velké vzdálenosti – přenos dat. Jakmile však dojde k nelineární fázi (například aktivační funkce v neuronových sítích), signál se opět přemění na elektřinu. Transformace. Výpočet. Ještě jednou transformace.
Takové cykly zpomalují výkon, spotřebovávají energii a negují jakékoli výhody.
Zenová demonstrace nezahrnovala prostředníky. Čisté optické přepínání. Náklady na energie? Čtyři kvadriliontiny joulu. Není to prakticky nic. Méně energie, než je potřeba k rozblikání malé LED.
Žádné další konverze
Pokud se tato technologie rozšíří, důsledky budou složité, ale slibné. Budoucí AI čipy budou schopny přijímat data přímo ze senzorů fotoaparátu. Žádný elektrický přenos. Světlo přichází, světlo vychází, výsledek je připraven.
To sníží účty za energii pro masivní systémy AI. Možná pokud se naučíme vyrábět taková zařízení v průmyslovém měřítku. Objevily se zvěsti, že tato technologie by mohla podporovat kvantové výpočetní funkce. Je ještě brzy.
Kdo jako první obdrží takové čipy? Laboratoře. Vždy laboratoře.
Studie s názvem „Strongly Nonlinear Nanocavity…“ byla publikována v časopise Physical Review Letters loni v dubnu. Zeng zastává pozici profesora Gene K. Lee. Dříve spolupracoval s Li He, nyní odborným asistentem na univerzitě v Montaně. Na práci se podíleli také Ji Wang a Bumho Kim.
Financování poskytlo americké námořnictvo a Sloan Foundation. Technologie již existuje. Inženýrské bariéry také.
Snad brzy budeme pracovat ve světě. Nebo nám prostě rychleji dojdou zdroje ve snaze přinutit elektrony, aby splnily nové požadavky. V každém případě se příliv mění.
