המאמץ להשגת יעילות אנרגטית גבוהה יותר בבינה מלאכותית (ב"מ) הולך ומתרקם. חדשנות מהפכנית מתהווה: שבב אופטי מבטיח להעלות את היעילות האנרגטית עד ל-*100 פעמים*. התקדמות זו מתפתחת כתגובה רלוונטית לדרישות המהירות של מערכות ב"מ, שלעיתים קרובות סובלות מצריכת אנרגיה מרקיעה שחקים. האתגרים בתחום הקיימות וחסכון באנרגיה שולטים בשיח הטכנולוגי הנוכחי, מה שמעודד חוקרים לחקור פתרונות נועזים.** שילוב האור בעיבוד הנתונים אופטימיזציה את הביצועים תוך הפחתת הדרישה החשמלית. מדע החומרים וההנדסה מתאימים כדי לעצב את עתידן של מערכות חכמות. בהקשר זה, השבב האופטי מתגלם כקטליזטור חדשני שאין להמעיט בערכו בנוף הטכנולוגי המודרני.
חדשנות בפוטוניקה סיליקון
צוות מחקר של אוניברסיטת פלורידה תכנן שבב אופטי מתקדם המסוגל לבצע חישובים מורכבים עבור הבינה המלאכותית (ב"מ) תוך שימוש בתכונות של אור. התפתחות זו ממירה נתונים מקודדים באור לתוצאות קונבולוציה מיידיות, משפרת באופן ניכר את הביצועים של ב"מ המוקדשות לזיהוי תמונות ומשימות דומות אחרות.
צמצום הצריכה האנרגטית
מעגל משולב חדש זה עושה שימוש ברכיבים אופטיים כדי לבצע פעולות חיוניות, ובכך להפחית את האנרגיה הנדרשת. בהשוואה לשבבים האלקטרוניים המסורתיים, חדשנות זו מציעה יעילות אנרגטית המוגברת ב- 10 עד 100 עבור אותן פעולות, ומשיבה על הלחץ ההולך וגובר על רשתות האנרגיה.
יישומים וביצועים
הארכיטקטורה של השבב מבצעת פעולות קונבולוציה, פונקציה מכרעת בתחום הלמידה המכנית. בזכות יכולת זו, מערכות ב"מ מצליחות לזהות דפוסים במערכי נתוני תמונות, סרטונים וטקסטים עם דיוק מרשים.
דיוק מרשים
בדיקות שנעשו על אב טיפוס השבב אפשרו לסווג מספרים הכתובים ביד עם דיוק של כ- 98%, תוצאה דומה לזו של שבבים אלקטרוניים סטנדרטיים. רמת הדיוק הזו במשימות ב"מ מעידה על העוצמה המוגברת של טכנולוגיה זו.
טכנולוגיית עדשות פרנל
השבב עושה שימוש במיקרו עדשות פרנל, שהן גרסאות על-שניות של עדשות קלאסיות של פנסים, המשולבות ישירות על פני הסיליקון. עדשות אלו, שעוביין פחות מעובי שערה אנושית, מאפשרות ללהבול לבצע את השינויים המתמטיים הנדרשים לביצוע החישובים.
מולטי-פלוקסינג על פי אורך גל
באמצעות גישה של מולטי-פלוקסינג על פי אורך גל, החוקרים הראו כי השבב יכול לעבד מספר זרמי נתונים בו זמנית. השימוש בלייזרים בצבעים שונים מהווה יתרון משמעותי, משפר את היעילות دون לשאול על המהירות או על איכות התוצאות.
שיתוף פעולה ותחזיות עתידיות
מחקר זה נעשה בשיתוף פעולה עם המכון לסמי-המוליכים של פלורידה, UCLA ואוניברסיטת ג'ורג' וושינגטון. יצרני שבבים כמו NVIDIA כבר עושים שימוש ברכיבים אופטיים בכמה מהארכיטקטורות שלהם, מה שהופך את שילוב טכנולוגיה זו ליותר חלק בעתיד.
הפרופסור ולקר ג'יי. סורגר, מנהיג המחקר, חוזה עתיד שבו אופטי על שבב יהפוך לרכיב חיוני בכל שבב ב"מ. חדשנות זו יכולה לשנות את הדרך שבה מערכות בינה מלאכותית מפותחות ומשתמשים בהן ביום-יום.
קישורים קשורים
- ניצול הפוטוניקה סיליקון כדי לפתח חומרה ב"מ בת קיימא
- הוואווי משיקה את השבב Ascend 910C אף על פי המגבלות האמריקאיות
- STMicroelectronics מתעדת להשיק שבב פוטוני מהפכני
- הממלכה המאוחדת מעודדת את עיצוב שבבים ב"מ ייחודיים
- מעבד פוטוני יכול לפשט את עיבוד האותות אלחוטיים עבור ה-6G
שאלות נפוצות על שבבים אופטיים ויעילות אנרגטית במשימות ב"מ
מהו שבב אופטי וכיצד הוא פועל?
שבב אופטי עושה שימוש באור כדי לבצע עיבודים נתונים, כך שהוא מחליף חלק מהתהליכים המתבססים רק על חשמל. הוא מבצע פעולות קונבולוציה תוך שימוש ברכיבים אופטיים משולבים על שבב סיליקון, מה שמאפשר הפחתה משמעותית בצריכת האנרגיה.
כיצד שבב אופטי מפחית את צריכת האנרגיה של מערכות ב"מ?
באמצעות אור לביצוע חישובים, השבב האופטי יכול להשיג רמות של יעילות אנרגטית הגבוהות ב-10 עד 100 פעמים מאשר שבבים אלקטרוניים מסורתיים, דבר שעוזר להקל את העומס על הרשתות החשמליות תוך שיפור הביצועים של מודלי הב"מ.
מהם היתרונות של השימוש בלייזרים ובעדשות לחישובים בב"מ?
הלייזרים והעדשות מאפשרים שינוי מתמטי מהיר ויעיל של נתונים תוך שימוש בפחות אנרגיה. זה פותח אי לכך את האפשרות לעבד נתונים מורכבים, כמו זיהוי תמונות, בצורה הרבה יותר יעילה.
איזה סוג משימות ב"מ יכולות להשתפר בזכות טכנולוגיה זו?
טכנולוגיה זו יכולה להיות מיועדת למשימות שדורשות משאבים ניכרים כגון זיהוי תמונות, ניתוח וידאו, ועיבוד שפה, אשר מסורתית דורשות הרבה אנרגיה כדי לפעול ביעילות.
איזה דיוק ניתן לצפות מהשבב האופטי החדש הזה?
בדיקות שבוצעו על אב טיפוס של השבב מראות דיוק של כ-98% בסוגי זיהוי מספרים כתובים ביד, מה שהולם את הביצועים של שבבים אלקטרוניים מסורתיים.
אילו מחקרים בוצעו על השבב הזה ובידי מי?
זהו צוות חוקרים מאוניברסיטת פלורידה שפתח את השבב האופטי הזה. תוצאות המחקרים שלהם פורסמו בכתב העת Advanced Photonics, אשר מדגיש את ההתקדמות המשמעותית בתחום ב"מ וטכנולוגיות אופטיות.
כיצד טכנולוגיה זו יכולה להשפיע על תעשיית הסמי-מוליכים?
בעוד שגדילה בולמת של רכיבים אופטיים במערכות ב"מ, טכנולוגיה זו יכולה להפוך לאלמנט מפתח בעיצוב שבבים, מה שיאפשר ליצרנים כמו NVIDIA להפחית את הצריכה האנרגטית ולשפר באופן כללי את הביצועים של מוצריהם.
