Оптикалық есептеулер: ЖИ жарық жылдамдығымен жұмыс істейді

2025.11.16 | Дереккөз: Aalto University

ЖИ-ге арналған оптикалық есептеулер маңызды серпіліске жетті: Аалто университетінің зерттеушілері бір жарық сәулесінің көмегімен күрделі тензорлық операцияларды орындау әдісін әзірледі. Бұл жасанды интеллект деректерін аса жылдам әрі энергияны үнемдей өңдеудің жаңа дәуіріне жол ашады.

Деректерді өңдеудегі революциялық тәсіл

Аалто университетінің Электроника және наноинженерия департаменті жанындағы фотоника тобының докторы Юфэн Чжан жетекшілік еткен команда ақпаратты өңдеудің түбегейлі жаңа әдістемесін таныстырды. ЖИ-ге арналған оптикалық есептеулер енді жарық оптикалық жүйеден бір рет өткенде күрделі математикалық есептеулерді орындауға мүмкіндік береді. «Бір реттік тензорлық есептеулер» деп аталған процесс жарық жылдамдығымен жұмыс істейді.

Тензорлық операциялар қазіргі технологиялардың көпшілігін, әсіресе жасанды интеллектті қолдайтын озық математиканың бір түрі. Бұл операциялар қарапайым есептеулерден әлдеқайда асып түседі. Дәстүрлі компьютерлер мұндай міндеттерді тізбектерге бөлуі керек, ал жарық олардың бәрін бір мезетте орындай алады.

Жаңа буын оптикалық процессорлар технологиясы

«Біздің әдіс қазіргі GPU өңдейтін конволюциялар мен attention қабаттары сияқты операцияларды орындайды, бірақ мұны жарық жылдамдығымен жасайды», — деп түсіндіреді доктор Чжан. — «Электрондық схемаларға сүйенудің орнына, біз көптеген есептеуді қатар орындау үшін жарықтың физикалық қасиеттерін пайдаланамыз».

Команда бұған цифрлық ақпаратты жарық толқындарының амплитудасы мен фазасына енгізіп, сандық деректерді оптикалық өрістің физикалық өзгерістеріне айналдыру арқылы қол жеткізді. Бұл жарық толқындары өзара әрекеттескенде терең оқытудың негізін құрайтын матрицалық және тензорлық көбейту секілді математикалық процедураларды автоматты түрде орындайды. Жарықтың бірнеше толқын ұзындығымен жұмыс істей отырып, зерттеушілер өз техникасын жоғары ретті одан да күрделі тензорлық операцияларды қолдайтындай кеңейтті.

Шешімнің энергия тиімділігі мен масштабталуы

Бүгінде тензорлық операциялар суреттерді өңдеу, тілді түсіну және сансыз өзге міндеттерге қатысатын ЖИ жүйелері үшін қажет. Деректер көлемі өскен сайын GPU секілді дәстүрлі цифрлық жабдық жылдамдық, энергия тұтыну және масштабталу тұрғысынан өсіп келе жатқан жүктемеге тап болады.

Бұл әдістің ең маңызды артықшылықтарының бірі — араласудың өте аз қажет болуы. Қажетті операциялар жарық өткен сайын өздігінен жүреді, сондықтан жүйеге есептеу кезінде белсенді бақылау немесе электрондық ауыстырып қосу керек емес. Жарықпен дерек өңдеу электрондық компоненттерсіз пассивті жұмыс істейді.

«Бұл тәсілді іс жүзінде кез келген оптикалық платформада іске асыруға болады», — дейді Аалто университетінің фотоника тобының жетекшісі, профессор Чжипэй Сунь. — «Болашақта біз осы есептеу құрылымын тікелей фотондық чиптерге біріктіруді жоспарлап отырмыз. Бұл жарық процессорларына ЖИ-дің күрделі міндеттерін өте төмен энергия тұтынумен орындауға мүмкіндік береді».

Оптикалық есептеулерді енгізу перспективалары

Чжан түпкі мақсат технологияны ірі технологиялық компаниялар пайдаланатын қолданыстағы жабдық пен платформаларға бейімдеу екенін айтады. Оның бағалауынша, әдіс мұндай жүйелерге 3–5 жыл ішінде енгізілуі мүмкін.

Жарыққа негізделген оптикалық процессорлар жасанды интеллект индустриясын түбегейлі өзгертуі мүмкін. Дәстүрлі GPU-ді әр сәлемдемені функциялары әртүрлі бірнеше машина арқылы тексеріп, кейін оларды тиісті контейнерлерге бір-бірден сұрыптайтын кеден қызметкерімен салыстырсақ, жаңа әдіс барлық сәлемдеме мен барлық машинаны бір арнаға біріктіреді. Әр кірісті дұрыс шығыспен байланыстыратын көптеген «оптикалық ілмектер» жасалады. Бір операцияда, жарық бір рет өткенде, барлық тексеру мен сұрыптау лезде әрі параллель орындалады.

«Бұл көптеген саладағы ЖИ-дің күрделі міндеттерін едәуір жеделдететін оптикалық есептеу жүйелерінің жаңа буынын қалыптастырады», — деп түйіндейді Чжан.

2025 жылғы 14 қарашада Nature Photonics журналында жарияланған зерттеу фотоникаға негізделген энергия тиімді жасанды интеллекттің әлеуетін көрсетеді. ЖИ-ге арналған оптикалық есептеулер үлкен деректерді өңдеу тәсілін түбегейлі өзгертіп, бұрын-соңды болмаған өнімділік пен минималды энергия тұтынуы бар келесі буын есептеу жүйелерін жасауға жол ашады.

Сізге мына материалдар да қызық болуы мүмкін:

1. Huawei және DeepSeek-R1-Safe: қауіпсіз жасанды интеллектке технологиялық көзқарас
2. 2025 жылғы күн энергиясы: жаңартылатын энергетиканың 10 негізгі инновациясы
3. OpenAI Sora 2 жобасы: қысқа AI-бейнелердегі революция

Дереккөздер:

1. Aalto University — A single beam of light runs AI with supercomputer power
2. Nature Photonics — Direct tensor processing with coherent light
3. ScienceDaily — Light-based tensor computing

Ескертпе:

Осы материал ашық дереккөздерде жарияланған ақпарат негізінде дайындалды және тек ақпараттық-анықтамалық сипатқа ие. Берілген мәліметтер ресми қорытынды болып саналмайды әрі заңдық, қаржылық немесе өзге де кәсіби кеңес ретінде қарастырылмайды. Жарияланым жарнамалық сипатта емес. Сауда белгілерін, брендтерді және ұйым атауларын атау тек ақпараттық мақсатта жасалған және оларды ілгерілетуді не мақұлдауды білдірмейді.