Forscher der University of Pennsylvania haben einen neuen tiefen neuronalen Netzwerkprozessor entwickelt. Es ist in der Lage, Milliarden von Eingaben pro Sekunde zu verarbeiten, also zu erkennen und zu klassifizieren. Dazu nutzt der Chip die Kraft des Lichts: Ja, er ist ein photonischer Prozessor. Dem Namen nach und in der Tat.
Die Studie hinter diesem Wunderwerk der optischen Technik wurde kürzlich in Nature von den Forschern der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften der University of Pennsylvania. Wir verlinken es Ihnen hier.
Wie funktioniert der photonische Chip?
Diese Art von autonomen Chips analysiert Daten auf ähnliche Weise wie unsere Gehirnneuronen, die darauf trainiert sind, bestimmte Muster von Reizen zu erkennen oder zu erkennen Eingabe. Dies bedeutet die Fähigkeit, die Anwesenheit von Objekten zu erkennen, vor allem aber sie zu erkennen und zu klassifizieren: Mechanismen wie diese sind die Grundlage von Technologien, die wir täglich verwenden, wie z Gesichtserkennung und Audiotranskription, um nur einige zu nennen. Dazu muss der Chip mindestens vier Eigenschaften aufweisen, die die Forscher ebenfalls zu optimieren versucht haben:
- Es muss in der Lage sein, optische Signale in elektrische Signale umzuwandeln;
- Ebenso muss es in der Lage sein, die Eingabedaten in ein Binärformat umzuwandeln;
- Muss große Speichermodule haben;
- Es muss eine lineare Berechnungsmethode haben.
Firooz Aflatouni, außerordentlicher Professor für Elektro- und Systemtechnik, der die Studie zusammen mit dem Doktoranden durchgeführt hat Alexander J. Geers, erklärt: „Unser Chip verarbeitet Informationen durch das, was wir ‚Berechnung durch Fortpflanzung '. Kurz gesagt, die Berechnungen finden statt, wenn das Licht durch den Chip wandert.
Die bereitgestellten Funktionen ermöglichen es dem photonischen Chip, Bilder fast augenblicklich zu klassifizieren und zu erkennen. Die Bearbeitungszeit eines einzelnen Bildes? Etwa eine halbe Nanosekunde (eine Nanosekunde ist ein Milliardstel einer Sekunde). Stellen Sie sich vor, er würde bei der Arbeit die Gesichter eines Stadionpublikums erkennen. Einer nach dem anderen. Bevor Sie Ihre Augenlider schließen können.
Die Leistungsfähigkeit des photonischen Chips wird von den Studienautoren mit der eines High-End-Grafikprozessors (GPU) zur Bildklassifizierung verglichen.
Ja, interessant ... Aber wofür ist es?
Dieser photonische Chip, von dem Wissenschaftler sagen, er sei der erste, der Lichtsignale nutzt, um eine solche Rechenleistung zu entwickeln, bietet zahlreiche Vorteile. zuerst: geringerer Energieverbrauch. An zweiter Stelle: weniger Engpässe als die heute verwendeten Deep Neural Networking-Technologien.
Der Chip hat immer noch Einschränkungen, insbesondere in Bezug auf seine Auflösungsleistung: Derzeit kann er mit Bildern arbeiten, die aus wenigen Pixeln bestehen. Die Autoren der Studie haben bereits vor Augen, wie sich die Leistungsfähigkeit des photonischen Chips weiter steigern lässt, insbesondere durch Einwirkung auf die Bandbreite der Mikroringmodulatoren und Photodioden in der optoelektronischen Schicht.
Mit ein paar Tricks und weiteren Implementierungen wird es daher möglich sein, den photonischen Chip weiter zu beschleunigen und Verarbeitungszeiten von weniger als 100 Pikosekunden zu erreichen. Nun… es endet hier nicht!
