AI硬體的未來　科學家推出全類比光電晶片

編譯／高晟鈞

電腦視覺是一個不斷發展的人工智慧領域，致力使機器能夠理解並解釋來自世界的視覺訊息，類似於人類感知何處理圖像、視覺的方式。該領域涉及圖像識別、物體檢測和場景理解等任務。神經網路將從環境中收到的類比訊號轉換為數位訊號，並使機器理解環境中的視覺訊息。然而，這種類比數位轉化會消耗大量時間與能量，限制了實際神經網路實現的速度。

日前來自中國清華大學的研究人員，透過將光子和電子運算結合在單一晶片，開發出了一款全類比光電晶片，成功解決了訊號轉換的問題。

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全類比光電晶片

透過集合光子學與電子模擬的優勢，研究人員解決了光子計算的實際局限性，像是光學非線性的複雜實現、ADC的巨大功耗以及容易受到雜訊和系統錯誤的影響。

研究團隊首先實現衍射神經網路的光學計算模組以高度並行的方式提取資訊並降低數據維度，並透過光電二極體接受光學計算模組的輸出，以產生光感應電流，並直接用於電子模擬的進一步計算。該過程省略了類比數位訊號轉換的時間，提高了整體系統的效能。

最終，研究團隊將這款整合式光電處理器命名為──全類比光電晶片（ACCEL）。

現在與未來

ACCEL的能耗比頂級GPU低了400萬倍，速度更是快了3000倍以上。另外，它的適應性擴展到非相干光源，使其成為多功能解決方案，其應用超出預期。

「我們的全類比光電晶片，可以為便攜式系統帶來一個全新的時代，例如用於健康監測的可穿戴設備或是自動駕駛應用中的系統高速處理。」作者吳嘉敏博士說道。

「儘管全類比光電晶片已經表現出相當優秀的性能，但該晶片的處理能力仍有上升空間。」吳博士補充道。未來，研究人員希望透過光電運算探索更有效率的架構，以處理更廣泛的電腦視覺任務，並將觸手延伸至新的人工智慧演算法──大型語言模型（LLM）上。

資料來源:TechXplore

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