I ricercatori del MIT realizzano nuovi chip che funzionano con la luce
Il MIT sta lavorando su chip ottici di nuova generazione che offrono miglioramenti in termini di alta velocità, bassa latenza e basso consumo energetico.
“La nuova architettura potrebbe essere utilizzata nelle reti neurali convoluzionali e nelle reti neurali ricorrenti”.
Man mano che la capacità dei sistemi di intelligenza artificiale migliora, probabilmente richiederanno una capacità di elaborazione ancora maggiore. Questo probabilmente andrà oltre la normale tecnologia informatica. La spin- out del MIT Lightelligence sta lavorando su hardware di elaborazione di prossima generazione per superare questa sfida.
A differenza delle architetture elettroniche standard, i chip ottici che Lightelligence crea offrono miglioramenti in termini di alta velocità, basso consumo energetico e bassa latenza. Nel 2017, il co-fondatore e CEO di Lightelligence Yichen Shen, nel suo articolo, “Deep learning with coerente nanophotonic circuits” , aveva presentato una nuova architettura di rete neurale, basata sui vantaggi unici dell’ottica, che offriva due ordini di grandezza aumento della velocità e aumento dell’efficienza energetica di tre ordini di grandezza rispetto ai modelli all’avanguardia per le attività di apprendimento. È stato dimostrato utilizzando un processore nanofotonico programmabile.
Secondo il documento, il principio principale alla base delle reti neurali artificiali si basa sui modelli di rete computazionale trovati nel sistema nervoso. L’architettura proposta potrebbe essere utilizzata per eseguire moltiplicazioni di matrici e attivazioni non lineari in varie tecniche di reti neurali artificiali, come reti neurali convoluzionali e reti neurali ricorrenti.
Invece di utilizzare la piattaforma di fabbricazione tipicamente utilizzata per i normali chip a semiconduttore, Lightelligence la utilizza in modo rivoluzionario. Lightelligence progetta componenti informatici alimentati dalla luce, che potrebbero essere l’hardware necessario per alimentare la rivoluzione dell’IA. I processori ottici di Lightelligence hanno prestazioni di ordini di grandezza migliori rispetto alle architetture standard. Per eseguire calcoli aritmetici, i circuiti elettronici devono integrare decine, forse centinaia, di porte logiche. Per eseguire questo processo i transistor del chip elettronico devono essere accesi e spenti per diversi cicli di clock. Ogni volta che viene attivata una porta logica, viene generato calore e viene consumata energia. Questo non è il caso dei chip Lightelligence. I chip di elaborazione ottica di Shen consentono un consumo energetico significativamente inferiore rispetto alle loro controparti alimentate a elettroni, generando così pochissimo calore. Inoltre, il loro ONN può potenzialmente fornire un addestramento diretto della rete sul chip fotonico con la maggiore velocità di propagazione in avanti ed efficienza energetica impiegando solo la propagazione.
Mentre il CEO di lightelligence non intende sostituire l’industria dei computer elettronici nella sua interezza. Mira piuttosto ad accelerare alcune operazioni di algebra lineare per eseguire compiti rapidi ed efficienti dal punto di vista energetico come quelli che si trovano nelle reti neurali artificiali.
In questo campo emergente dell’informatica ottica, Shen ei suoi colleghi non sono soli. Solo di recente, un altro MIT spinout Lightmatter ha annunciato una serie supplementare di $ 80 milioni nel Serie B raccolta di fondi . La tecnologia di Lightmatter si basa su una tecnologia fotonica al silicio brevettata che gestisce la luce costante all’interno di un chip per eseguire calcoli molto velocemente con una potenza estremamente bassa. Il CEO di Lightmatter Nick Harris è uno degli autori che hanno contribuito a “Apprendimento profondo con circuiti nanofotonici coerenti”.Ma a differenza della concorrenza, Shen ei suoi colleghi hanno vantaggi cruciali. Nel 2017, Shen ha collaborato con Soljajic e altri due ex studenti del MIT per avviare Lightelligence. Il vicepresidente della fotonica di Lightelligence, il dottor Huaiyu Meng, ha conseguito un dottorato in ingegneria elettrica. Al team fondatore si aggiunge Spencer Powers, l’esperto di amministrazione aziendale. Non solo hanno inventato la tecnologia presso l’istituto, ma sono anche la prima azienda ad aver sviluppato una soluzione hardware ottica completa. Indipendentemente dalla concorrenza, Shen è fiducioso nel potenziale di innovazione di Lightelligence. Ad oggi, Lightelligence ha raccolto oltre 40 milioni di dollari e attualmente il team sta lavorando alla costruzione del sistema fotonico integrato più esteso al mondo.
Poiché i data center come Amazon e Microsoft svolgono un ruolo importante nell’informatica AI, che si svolge nel cloud. Centri che eseguono algoritmi di intelligenza artificiale ad alta intensità di calcolo che occupano una grossa fetta della capacità del data center. Ogni anno milioni di dollari di elettricità vengono bruciati da migliaia di server che funzionano continuamente. D’altra parte, i server Lightelligence consumano molta meno energia, a un costo significativamente inferiore. I loro chip AI non solo riducono i costi, ma aumentano anche significativamente la capacità di calcolo, rendendo Lightelligence una startup redditizia.
