超越摩爾定律　麻省理工開發結合光與電子的「閃電」系統

編譯／高晟鈞

摩爾定律預測電子晶片上的電晶體數量每年將增加一倍，但隨著晶片越做越小，微晶片上安裝更多電晶體的物理限制，摩爾定律的速度正在放緩。隨著對能夠支援日益複雜的人工智慧模型的高效能電腦的需求成長，工程師們正努力探索新的方法來優化機器的運算能力。

光子計算的潛力

光子計算是滿足現在AI、互聯網、機器學習等領域不斷快速革新的一項具有巨大潛力的電腦技術。這些系統不使用電晶體與電線，而是利用光子在模擬域中執行計算。當光子運算核心加入網路介面卡（NIC 及其增強版 SmartNIC）等可程式加速器時，可以插入產生的硬體來為標準電腦提供渦輪增壓。

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麻省理工學院的研究人員現在已經利用光子與電子的共同協作，開發出了一款稱為「Lightning」的系統，可以幫助深度神經網路完成推理任務，例如ChatGPT等聊天機器人中的圖像識別和語言生成，是第一個服務即時機器學習推理的光子計算系統。

連接光子學與電子學

光子計算在線性計算任務方面有著顯著優勢，然而，先前的光子設備缺乏了控制資料流的記憶體和指令代碼，但「閃電」系統消除了這個障礙，確保資料移動的順暢性。

「閃電」系統使用一種抽象化的程式語言，成功地統一光子與電子計算的語言，控制資料流的存取。在該系統中，電子攜帶的訊息會轉化為光子形式的光，光子以光速工作以協助完成推理任務。然後，光子被轉換回電子，將訊息傳遞給電腦。

環保運算革命

完成基於推理的任務的機器學習服務（例如 ChatGPT 和 BERT）目前需要大量計算資源。它們不僅價格昂貴（據估計，ChatGPT 每月需要 300 萬美元才能運行），而且對環境也有害，可能排放出普通人兩倍以上的二氧化碳。閃電使用的光子比電線中的電子移動得更快，同時產生的熱量更少，使其能夠以更快的頻率進行計算，同時更加節能。

透過將光子學與電子學無縫連接，新穎的計數動作抽象使閃電網路的快速即時計算頻率成為可能。

資料來源:ScitechDaily

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