Naučnici sa Univerziteta Pensilvanija možda su pronašli način da veštačku inteligenciju u budućnosti pokreću egzotične čestice svetlosti i materije umesto elektrona.
Osamdeset godina posle predstavljanja ENIAK-a, prvog elektronskog računara opšte namene na svetu, istraživači sa Univerziteta Pensilvanija istražuju radikalno drugačiju budućnost računarstva.
Umesto da se u potpunosti oslanjaju na elektrone, naučnici sada razmatraju mogućnost da sama svetlost pomogne u pokretanju sledeće generacije sistema veštačke inteligencije.
ENIAK, koji su razvili istraživači sa Pensilvanije DŽ. Presper Ekert i Džon Mauli, započeo je eru elektronskog računarstva koristeći elektrone za izvođenje složenih proračuna. Savremeni računari i danas se oslanjaju na isti osnovni pristup.
Ali kako sistemi veštačke inteligencije postaju sve veći i zahtevniji, tradicionalna elektronika počinje da nailazi na ozbiljna fizička i energetska ograničenja.
Zašto veštačka inteligencija dovodi elektroniku do krajnjih granica?
Elektroni nose električno naelektrisanje, što stvara probleme kako kompjuterski čipovi postaju sve napredniji. Kretanje elektrona kroz materijale stvara toplotu i otpor, što dovodi do rasipanja energije i čini sisteme težim za hlađenje. Ti izazovi postaju sve veći jer hardver za veštačku inteligenciju mora da obrađuje i prenosi ogromne količine podataka.
Da bi rešili te probleme, fizičari sa Pensilvanije, predvođeni Bo Ženom sa Škole umetnosti i nauka, istražuju da li fotoni, čestice koje čine svetlost, mogu da preuzmu deo poslova koje sada obavljaju elektroni.
„Pošto su električno neutralni i nemaju masu mirovanja, fotoni mogu brzo da prenose informacije na velike udaljenosti uz minimalne gubitke, zbog čega dominiraju u komunikacionim tehnologijama“, objašnjava Li He, koautor rada objavljenog u časopisu Physical Review Letters i nekadašnji postdoktorski istraživač u Zenovoj laboratoriji.
„Ali ta neutralnost znači da jedva stupaju u interakciju sa svojim okruženjem, što ih čini lošim za vrstu logike prebacivanja signala od koje računari zavise.“
Svetlost može izuzetno efikasno da prenosi informacije, ali joj obično nedostaju snažne interakcije potrebne za računarske operacije kao što su prebacivanje i donošenje odluka.
Čestice svetlosti i materije omogućavaju potpuno optičko računarstvo
Da bi rešili taj problem, tim Bo Zena stvorio je posebne kvazičestice nazvane eksiton-polaritoni. Te neobične čestice nastaju spajanjem fotona i elektrona unutar atomski tankog poluprovodnika. Rezultat je hibridna čestica svetlosti i materije koja kombinuje brzinu svetlosti sa snažnijim interakcijama koje se obično povezuju sa materijom.
Ovo otkriće moglo bi da bude posebno važno za računarstvo zasnovano na veštačkoj inteligenciji.
Mnogi fotonski AI čipovi već koriste svetlost za brzo i efikasno izvođenje određenih proračuna. Međutim, kada ti sistemi treba da izvrše nelinearne korake aktivacije, uključujući operacije povezane sa donošenjem odluka, često moraju da pretvore optičke signale nazad u elektronske.
Ta ponovljena pretvaranja smanjuju brzinu i povećavaju potrošnju energije, čime se ograničavaju prednosti fotonskog računarstva.
Budući AI čipovi mogli bi da rade pomoću svetlosti
Koristeći eksiton-polaritone, tim sa Pensilvanije demonstrirao je potpuno svetlosno prebacivanje uz potrošnju od samo oko 4 kvadrilionita dela džula energije. To je izuzetno mala količina energije, daleko manja od one koja je potrebna da se nakratko napaja mala LED lampica.
Ako tehnologija bude mogla uspešno da se proširi, to bi moglo da omogući budućim fotonskim čipovima da direktno obrađuju svetlost sa kamera bez stalnog pretvaranja signala između svetlosti i električne energije.
Istraživači kažu da bi takav pristup mogao značajno da smanji energetske potrebe velikih sistema veštačke inteligencije i da bi jednog dana mogao da podrži osnovne funkcije kvantnog računarstva na čipovima.
