Umělá inteligence patří mezi největší technologické skoky posledních let, ale zároveň je obrovským žroutem energie. Trénování i samotný provoz velkých modelů stojí tolik elektřiny, že se začínají ozývat varování o přetížení energetických sítí. Vědecký tým z Floridského institutu polovodičů a několika partnerských univerzit proto přišel s řešením, které může situaci zásadně změnit – novým čipem, jenž ke klíčovým výpočtům používá světlo.

Jak to funguje

Srdcem celé inovace je operace zvaná konvoluce. Ta stojí za schopností AI rozpoznávat obrazy, videa i text, ale současně patří k nejnáročnějším na výkon. Dosavadní elektronické čipy ji zpracovávají pomalu a za cenu vysoké spotřeby. Nový světelný čip na to jde jinak: Integruje miniaturní laserové zdroje a čočky přímo do struktury obvodu.

Data, například obraz rukou psané číslice, se převedou na laserové paprsky, které projdou soustavou Fresnelových čoček. Ty fungují podobně jako čočky v majácích, jen jsou tenčí než lidský vlas. Po průchodu světlem se signál převede zpět na digitální podobu, v níž už AI systém pracuje s výsledkem.

Zdroj: Shutterstock

Úspěch v testech

Při prvních pokusech se ukázalo, že nový čip rozpoznával číslice s 98% přesností – tedy na úrovni běžných elektronických čipů. Zásadní rozdíl je v efektivitě: Díky využití světla dokázal stejný výpočet zvládnout s až stonásobně nižší spotřebou energie.

Profesor Volker J. Sorger, který výzkum vedl, považuje tento krok za zásadní: „Dosáhnout výpočtu strojového učení při téměř nulové spotřebě energie je obrovský posun. Pokud chceme, aby AI dál rostla, musíme najít cesty, jak ji udržet energeticky udržitelnou.“

Výhody fotoniky

Kromě úspory má fotonické řešení i další přednosti. Díky využití různých barev světla je možné posílat více datových proudů najednou, takže čip zvládne zpracovávat úkoly paralelně. To otevírá prostor pro vyšší rychlost a škálovatelnost – zásadní faktory pro budoucí aplikace AI, od medicíny přes dopravu až po průmysl.

Optické prvky se navíc již dnes používají v některých částech výpočetních systémů, takže začlenění této technologie by mohlo být relativně plynulé. Velcí hráči, jako je NVIDIA, tak mají cestu k integraci otevřenou.