Des scientifiques dévoilent une puce optoélectronique entièrement analogique

Des chercheurs de l’Université Tsinghua, en Chine, ont développé une puce optoélectronique entièrement analogique qui mix l’informatique optique et électronique pour obtenir un traitement de imaginative and prescient par ordinateur ultra-rapide et hautement économe en énergie, surpassant les processeurs numériques.

L. a. imaginative and prescient par ordinateur est un domaine de l’intelligence artificielle en constante évolution qui vise à permettre aux machines d’interpréter et de comprendre les informations visuelles du monde, de l. a. même manière que les humains visualisent et traitent les pictures et les vidéos.

Il comprend des tâches telles que l. a. reconnaissance d’pictures, l. a. détection d’objets et l. a. compréhension de scènes. Cela se fait en convertissant les signaux analogiques de l’environnement en signaux numériques pour les traiter par des réseaux neuronaux, permettant ainsi aux machines de comprendre les informations visuelles. Cependant, cette conversion analogique-numérique consomme beaucoup de temps et d’énergie, ce qui limite l. a. vitesse et l’efficacité des programs pratiques des réseaux de neurones.

L. a. puce optoélectronique analogique proposée, telle que détaillée dans l’article, répond à cette limitation en combinant l’informatique optique et électronique dans une seule puce, offrant ainsi une resolution innovante pour le traitement des données visuelles à haute vitesse et économe en énergie. Les résultats de l’étude sont publiés dans natureaccompagné d’un résumé de recherche résumant les travaux.

Le Dr Jiamin Wu, l’un des auteurs de l’étude, a expliqué à Phys.org pourquoi ils se sont concentrés sur le côté matériel : « Motivée par l’amélioration de l’have an effect on réel des développements de l’IA, notre équipe s’est engagée depuis longtemps à développer des answers matérielles efficaces. pour mettre en œuvre l’IA.

Le meilleur des deux mondes

L. a. combinaison de modules informatiques analogiques optiques et électroniques dans l’étude constitue un side essentiel automotive elle permet aux chercheurs d’exploiter les avantages de l. a. lumière (sous forme de photons) et des électrons de manière entièrement analogique.

Ce faisant, les chercheurs ont abordé les limites pratiques du calcul optique (basé sur l. a. lumière), telles que l. a. mise en œuvre complexe de l. a. non-linéarité optique, l. a. consommation électrique élevée des CAN et l. a. sensibilité au bruit et aux erreurs système.

“Le module de calcul optique mettant en œuvre un réseau neuronal agnostique est utilisé pour l. a. première fois pour extraire des informations et réduire l. a. dimensionnalité des données de manière hautement parallèle”, a expliqué le Dr Wu. Ce processus est très efficace et permet d’extraire des informations à partir de champs lumineux à haute résolution.

Il poursuit : “Les sorties de l’unité de calcul optique sont ensuite reçues par le réseau de photodiodes pour générer des photocourants induits par l. a. lumière. Ceux-ci sont utilisés directement pour effectuer d’autres calculs dans le domaine électronique analogique.” Cette conversion transparente permet l. a. création de constructions de réseau complexes, améliorant ainsi les performances globales des tâches.

L’unité analyse également les courants électriques générés par l. a. lumière. Il convient de noter qu’il ne nécessite pas de convertir les signaux analogiques en signaux numériques. Cette flexibilité des circuits électroniques permet des méthodes de formation adaptables et reconfigurables, essentielles pour améliorer les performances dans le monde réel.

Les chercheurs ont réussi à concevoir un processeur optoélectronique intégré appelé « puce entièrement analogique combinant électronique et informatique légère » ou ACCEL.

« En tirant parti de l. a. non-linéarité intrinsèque de l’effet photoélectrique et en traitant les données dans le domaine électronique analogique sans conversion analogique-numérique, l. a. puce photoélectrique analogique proposée atteint une efficacité énergétique et une vitesse de calcul de plusieurs ordres de grandeur supérieures à celles des puces photoélectriques avancées du can pay. processeur numérique », a déclaré le Dr Wu. “.

Mettez-le à l’épreuve

Les chercheurs ont mené une série de checks pour tester l’exactitude de l. a. classification d’ACCEL sur diverses tâches, notamment l. a. reconnaissance de chiffres manuscrits, l. a. difference de vêtements et l’interprétation de l’écriture cursive.

Il a démontré l. a. capacité de classer des pictures haute résolution en 72 nanosecondes, un exploit qui défie les limites du traitement conventionnel. Étonnamment, le module ACCEL consomme 4 tens of millions de fois moins d’énergie qu’un GPU haut de gamme, même s’il est plus de 3 000 fois plus rapide.

Mais l. a. puce ACCEL ne s’arrête pas là. Son adaptabilité s’étend aux resources lumineuses incohérentes, ce qui en fait une resolution polyvalente avec des programs au-delà des attentes.

« Par rapport aux GPU hautes performances, notre puce optoélectronique entièrement analogique est trois fois plus rapide et six fois plus économe en énergie. Cela l. a. rend adaptée au traitement à grande vitesse dans des programs telles que les chaînes d’assemblage industrielles et l. a. conduite autonome.

“De plus, avec une efficacité informatique exceptionnelle et des besoins énergétiques minimes, notre puce peut ouvrir une nouvelle ère pour les systèmes portables tels que les appareils portables pour l. a. surveillance de l. a. santé, où le système est traditionnellement alimenté par une batterie et où l. a. durée de vie de l’appareil est plus longue”, a déclaré le Dr. Wu. “Sévèrement à purpose de l. a. supply d’énergie limitée.”

Travail futur

Les chercheurs admettent que même si tous les appareils photovoltaïques analogiques ont démontré une robustesse et une efficacité élevées, des améliorations sont encore possibles.

“Bien qu’ACCEL ait atteint une vitesse de calcul rapide et une efficacité énergétique élevée, il reste encore de l. a. position pour améliorer l. a. capacité de traitement de cette puce”, a expliqué le Dr Wu.

À l’avenir, les chercheurs espèrent explorer des architectures plus efficaces utilisant l’informatique ferroélectrique pour gérer des tâches de imaginative and prescient par ordinateur plus complètes et étendre cette technologie à de nouveaux algorithmes d’IA tels que les grands modèles de langage (LLM).

Cette recherche en cours vise à repousser les limites de l. a. technologie optique analogique pour de futures avancées.

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