PEKING 2. novembra (Sin-chua) – Čínski vedci z univerzity Tsinghua vyvinuli analógový fotoelektronický čip, ktorý dokáže spracovať úlohy počítačového videnia s vyššou rýchlosťou a energetickou účinnosťou ako existujúce čipy.

Zistenia výskumného tímu, ktoré poskytujú alternatívu k existujúcim technológiám založeným na analógovo-digitálnej konverzii, boli publikované v časopise Nature.

Analógové a digitálne signály sú dva typy signálov nesúcich informácie. Analógové signály sa menia nepretržite, ako pri lúčoch svetla tvoriacich obraz, zatiaľ čo digitálne signály sú nespojité, ako pri binárnych číslach.

Vo výpočtových úlohách založených na videní, ako je rozpoznávanie obrazu a detekcia objektov, sú signály z prostredia analógové a je potrebné ich previesť na digitálne signály na spracovanie neurónovými sieťami AI, systémami vyškolenými na rozpoznávanie vzorov a vzťahov v súbore údajov. Analógovo-digitálna konverzia je však časovo a energeticky náročná, čo obmedzuje rýchlosť a efektivitu výkonu neurónovej siete. Fotonické výpočty, ktoré využívajú analógové svetelné signály, sú jedným z najsľubnejších prístupov k riešeniu tohto problému.

V novej štúdii výskumníci navrhli integrovaný fotoelektronický procesor na využitie výhod svetla vo forme fotónov a elektrónov, ktoré sa nachádzajú v elektrických prúdoch, úplne analógovým spôsobom. Výsledok sa nazýva „all-analógový čip kombinujúci elektronické a ľahké výpočty“ alebo ACCEL.

„Maximalizovali sme výhody svetla a elektriny pri plne analógových signáloch, vyhli sme sa nevýhodám analógovo-digitálnej konverzie a prelomili sme prekážku spotreby energie a rýchlosti,“ povedal Fang Lu, výskumník z tímu Tsinghua.

Testy ukázali, že ACCEL je schopný rozpoznať a klasifikovať objekty so stupňom presnosti porovnateľným s digitálnymi neurónovými sieťami. Okrem toho klasifikuje obrázky rôznych scén každodenného života vo vysokom rozlíšení viac ako 3 000-krát rýchlejšie a so 4 000 000-krát menšou spotrebou energie ako špičkový GPU (jednotka grafického spracovania).

V recenzii redaktorov Nature sa uvádza, že tím minimalizoval potrebu energeticky nákladných analógovo-digitálnych prevodníkov. „Tento osviežujúci a pragmatický prístup k hardvéru s umelou inteligenciou, ktorý je vysoko energeticky účinný, maximálne využíva elektronické aj fotonické výpočtové technológie.

Fang poznamenal, že výhoda ultra nízkeho výkonu pomôže zlepšiť problém zahrievania pri škálovaní čipov a má potenciál priniesť prielom v budúcom dizajne čipov.

Dai Qionghai, riaditeľ Školy informačnej vedy a technológie na univerzite Tsinghua, uviedol, že tím vyvinul prototyp čipu a bude pracovať na vytvorení čipu umelej inteligencie na všeobecné použitie pre širší rozsah aplikácií.