Оптический чип LightGen: прорыв в ИИ-вычислениях

Китайские ученые представили революционный ИИ-чип LightGen, превосходящий ведущие решения NVIDIA по скорости и энергоэффективности в 100 раз. Вместо электричества, новый оптический чип использует свет для выполнения сложных задач генеративного ИИ.

Современные модели искусственного интеллекта, такие как ChatGPT и Stable Diffusion, работают на стандартных кремниевых чипах, требуя колоссальных вычислительных ресурсов и энергии, что приводит к значительному тепловыделению. Для особо сложных задач эти чипы могут не справляться, замедляя обработку данных.

Принцип работы, имитирующий мозг

Фотоны света, как известно, превосходят электроны в передовых компьютерных чипах благодаря своей скорости, низкому энергопотреблению и минимальному тепловыделению. Однако существующие фотонные чипы пока не могли удовлетворить огромные потребности ИИ. Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун и Университета Цинхуа разработали уникальный полностью оптический чип, оснащенный более чем двумя миллионами фотонных "нейронов".

Эти "нейроны" функционируют подобно клеткам человеческого мозга, обрабатывая информацию параллельно, в отличие от транзисторов в обычных чипах, которые работают последовательно, как простые переключатели.

Команда создала LightGen специально для крупномасштабных генеративных задач ИИ, включая создание изображений высокого разрешения, 3D-сцен и видео. Традиционные фотонные чипы, имеющие плоскую структуру, вынуждены разбивать сложные объекты на мелкие фрагменты для обработки, что часто приводит к снижению качества и связности изображения. LightGen же обладает трехмерной архитектурой с фотонными нейронами, расположенными слоями, что позволяет обрабатывать комплексное изображение целиком.

Путь к устойчивому ИИ

Команда протестировала новый чип на задачах, требующих значительных временных и энергетических затрат, таких как генерация высококачественных изображений животных и природы, а также коротких видеороликов в высоком разрешении. Результаты показали 100-кратное увеличение скорости и 100-кратное снижение энергопотребления по сравнению с современными топовыми чипами, включая NVIDIA A100. LightGen также обеспечивает в 100 раз большую вычислительную мощность при тех же габаритах. Более того, в некоторых задачах он продемонстрировал результаты, сопоставимые или превосходящие топовые ИИ-системы, такие как Stable Diffusion и StyleGAN.

"LightGen предлагает новый подход к интеграции передовых архитектур чипов с повседневными сложными задачами ИИ, обеспечивая беспрецедентную скорость и эффективность для создания устойчивых ИИ-решений", — отметила команда в своей публикации в журнале Science.

Несмотря на значительный прорыв, LightGen пока остается прототипом. Следующим шагом для исследователей является масштабирование дизайна для поддержки еще более крупных и сложных моделей ИИ.