Научници са Универзитета Пенсилванија можда су пронашли начин да вештачку интелигенцију у будућности покрећу егзотичне честице светлости и материје уместо електрона.
Осамдесет година после представљања ЕНИАК-а, првог електронског рачунара опште намене на свету, истраживачи са Универзитета Пенсилванија истражују радикално другачију будућност рачунарства.
Уместо да се у потпуности ослањају на електроне, научници сада разматрају могућност да сама светлост помогне у покретању следеће генерације система вештачке интелигенције.
ЕНИАК, који су развили истраживачи са Пенсилваније Џ. Преспер Екерт и Џон Маули, започео је еру електронског рачунарства користећи електроне за извођење сложених прорачуна. Савремени рачунари и данас се ослањају на исти основни приступ.
Али како системи вештачке интелигенције постају све већи и захтевнији, традиционална електроника почиње да наилази на озбиљна физичка и енергетска ограничења.
Зашто вештачка интелигенција доводи електронику до крајњих граница?
Електрони носе електрично наелектрисање, што ствара проблеме како компјутерски чипови постају све напреднији. Кретање електрона кроз материјале ствара топлоту и отпор, што доводи до расипања енергије и чини системе тежим за хлађење. Ти изазови постају све већи јер хардвер за вештачку интелигенцију мора да обрађује и преноси огромне количине података.
Да би решили те проблеме, физичари са Пенсилваније, предвођени Бо Женом са Школе уметности и наука, истражују да ли фотони, честице које чине светлост, могу да преузму део послова које сада обављају електрони.
„Пошто су електрично неутрални и немају масу мировања, фотони могу брзо да преносе информације на велике удаљености уз минималне губитке, због чега доминирају у комуникационим технологијама“, објашњава Ли Хе, коаутор рада објављеног у часопису Physical Review Letters и некадашњи постдокторски истраживач у Зеновој лабораторији.
„Али та неутралност значи да једва ступају у интеракцију са својим окружењем, што их чини лошим за врсту логике пребацивања сигнала од које рачунари зависе.“
Светлост може изузетно ефикасно да преноси информације, али јој обично недостају снажне интеракције потребне за рачунарске операције као што су пребацивање и доношење одлука.
Честице светлости и материје омогућавају потпуно оптичко рачунарство
Да би решили тај проблем, тим Бо Зена створио је посебне квазичестице назване екситон-поларитони. Те необичне честице настају спајањем фотона и електрона унутар атомски танког полупроводника. Резултат је хибридна честица светлости и материје која комбинује брзину светлости са снажнијим интеракцијама које се обично повезују са материјом.
Ово откриће могло би да буде посебно важно за рачунарство засновано на вештачкој интелигенцији.
Многи фотонски АИ чипови већ користе светлост за брзо и ефикасно извођење одређених прорачуна. Међутим, када ти системи треба да изврше нелинеарне кораке активације, укључујући операције повезане са доношењем одлука, често морају да претворе оптичке сигнале назад у електронске.
Та поновљена претварања смањују брзину и повећавају потрошњу енергије, чиме се ограничавају предности фотонског рачунарства.
Будући АИ чипови могли би да раде помоћу светлости
Користећи екситон-поларитоне, тим са Пенсилваније демонстрирао је потпуно светлосно пребацивање уз потрошњу од само око 4 квадрилионита дела џула енергије. То је изузетно мала количина енергије, далеко мања од оне која је потребна да се накратко напаја мала ЛЕД лампица.
Ако технологија буде могла успешно да се прошири, то би могло да омогући будућим фотонским чиповима да директно обрађују светлост са камера без сталног претварања сигнала између светлости и електричне енергије.
Истраживачи кажу да би такав приступ могао значајно да смањи енергетске потребе великих система вештачке интелигенције и да би једног дана могао да подржи основне функције квантног рачунарства на чиповима.
