انقلابی در هوش مصنوعی با معرفی نسل جدید تراشه‌های هوش مصنوعی مبتنی بر پردازش تمام نوری سیگنال

پردازنده‌های تمام نوری نوعی از پردازنده‌ها هستند که از نور به عنوان عامل اصلی برای انجام محاسبات و انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند. برخلاف پردازنده‌های الکترونیکی سنتی که از الکترون‌ها برای پردازش اطلاعات بهره می‌گیرند، پردازنده‌های تمام نوری از فوتون‌ها (ذرات نور) استفاده می‌کنند. پردازنده‌های تمام نوری به‌ویژه در زمینه‌هایی که نیاز به پردازش سریع و کارآمد کلان داده‌ دارند، مانند هوش مصنوعی، محاسبات کوانتومی، و ارتباطات نوری با سرعت بالا، بسیار امیدوارکننده هستند.

پردازنده‌های تمام نوری مزایای زیادی دارند از جمله:

• سرعت بالا: نور می‌تواند با سرعت بسیار بالایی در محیط‌های مختلف حرکت کند، که به پردازنده‌های تمام نوری امکان می‌دهد تا عملیات پردازش را با سرعتی بیشتر از پردازنده‌های الکترونیکی انجام دهند.
• بهره‌وری انرژی: پردازنده‌های تمام نوری معمولاً انرژی کمتری مصرف می‌کنند و گرمای کمتری تولید می‌کنند، زیرا انتقال فوتون‌ها انرژی کمتری نسبت به حرکت الکترون‌ها در مدارهای الکترونیکی نیاز دارد.
• پهنای باند گسترده: پردازنده‌های نوری می‌توانند از طیف‌های مختلف نور برای انتقال داده‌ها استفاده کنند، که به آنها اجازه می‌دهد تا حجم بیشتری از اطلاعات را به‌طور همزمان پردازش کنند. این امر به طور چشمگیری پهنای باند را افزایش می‌دهد.
• کاهش تأخیر: پردازنده‌های نوری می‌توانند تأخیرهای ناشی از مقاومت الکتریکی و ظرفیت خازنی را که در پردازنده‌های الکترونیکی معمول است، کاهش دهند. این ویژگی باعث می‌شود که زمان پردازش داده‌ها کاهش یابد.

هفته گذشته گروهی از دانشمندان چینی از پیشرفت چشمگیر در فناوری هوش مصنوعی (AI) با توسعه اولین تراشه هوش مصنوعی تمام نوری در جهان خبر دادند. این تراشه که با نام تایچی-2 شناخته می‌شود، جهشی قابل توجه در راندمان و عملکرد را نشان می‌دهد و حتی از پردازنده‌های گرافیکی معروف H100 در بهره‌وری انرژی پیشی می‌گیرد. یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور لو فانگ و پروفسور کیونگهای دای از دانشگاه تسینگ هوآ مجری این پروژه هستند. تراشه تایچی-2 پیشرفت قابل توجهی نسبت به نسخه قبلی خود (تراشه تایچی) دارد که قبلاً رکوردهای چشمگیری را به ثبت رسانده بود. پیشتر این گروه تحقیقاتی اعلام کرده بودند که تراشه اصلی تایچی بیش از هزار بار از بازده انرژی پردازنده گرافیکی H100 فراتر رفته است. اکنون، تراشه تایچی-2 این معیار را بیشتر ارتقا داده است و عملکرد برتر را در سناریوهای مختلف نشان می‌دهد. استفاده از این تراشه سرعت آموزش شبکه‌های عصبی مصنوعی را ده‌ برابر افزایش داده است و دقت وظایف طبقه‌بندی را تا ۴۰ درصد بهبود بخشیده است. در جدول زیر یک مقایسه بین تراشه‌های تایچی و تایچی-2 آورده شده است.

از جمله این کاربردهای تراشه تایچی-2 می‌توان موارد زیر را برشمرد:

• تسریع هوش مصنوعی: پردازنده‌های تمام نوری برای تسریع محاسبات هوش مصنوعی طراحی شده است و در وظایفی مانند یادگیری عمیق، شبکه‌های عصبی و دیگر برنامه‌های یادگیری ماشین بسیار مفید است.
• مراکز داده: این چیپ در مراکز داده، جایی که نیاز به پردازش سریع و کارآمد داده‌های حجیم است، کاربرد دارد.

ساخت تراشه تایچی-2 گام مهمی در توسعه سخت‌افزارهای هوش مصنوعی محسوب می‌شود و پتانسیل این را دارد که سیستم‌های هوش مصنوعی را سریع‌تر و کارآمدتر کند. در جدول زیر مقایسه‌ای بینتراشه‌هایNVIDIA H100  و
Taichi-II ارائه شده است. این مقایسه به بررسی تفاوت‌های اساسی بین این دو تراشه از نظر معماری، عملکرد، کاربردها و تکنولوژی مورد استفاده می‌پردازد:

همانطور که در جدول فوق قابل مشاهده است، هر دو تراشه نقاط قوت خود را دارند و انتخاب بین آنها بستگی به نیازهای خاص کاربرد و زیرساخت‌های موجود دارد. پردازنده‌های تمام نوری هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارند و چالش‌های زیادی مانند چگونگی ادغام کامل این فناوری با سیستم‌های موجود و ساختارهای پیچیده‌تر مدارهای نوری باید حل شود. تولید و توسعه پردازنده‌های نوری فعلاً هزینه‌بر است و تکنولوژی‌های مربوط به آنها نیازمند سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی برای رسیدن به مرحله تولید انبوه هستند. پردازنده‌های تمام نوری می‌توانند آینده‌ای را رقم بزنند که در آن محاسبات سریع‌تر و کارآمدتر از همیشه انجام می‌شود، با این حال هنوز راه زیادی برای رسیدن به بلوغ کامل در پیش دارند.