Физики МГУ оценили потенциал фотонных процессоров для нейросетей

Ученые провели полный численный анализ, чтобы оценить производительность и энергоэффективность фотонных процессоров при решении задач нейросетевых вычислений. Об исследовании сообщает пресс-служба МГУ.

Специалисты лаборатории нейроморфной фотоники физического факультета МГУ уточнили потенциальные возможности фотонных вычислительных систем и оценили их работоспособность. Ранее такие оценки строились исключительно на основе экстраполяции данных, полученных в простейших экспериментальных моделях с небольшим числом элементов и не давали нужно точности.

Бурное развитие искусственных нейросетей и их активное применение в самых разных задачах — от обработки изображений до генерации текста и видео — требует все более мощных и эффективных вычислительных решений. Современные процессоры сталкиваются с ограничениями: высокое энергопотребление, значительное тепловыделение и архитектурные узкие места.

Фотонные процессоры потенциально могут преодолеть эти ограничения. Распространение света не сопровождается тепловыми потерями, а сама архитектура обеспечивает высокопараллельную обработку данных. Это открывает путь к заметному снижению энергозатрат при одновременном росте вычислительной мощности.

Мы исследовали одну из частных и наиболее перспективных реализаций фотонного процессора — ее выгодно отличает использование оптической памяти (т.н. халькогенидных стекол) для представления чисел в процессоре, что позволяет отойти от традиционной архитектуры фон Неймана и хранить данные для вычислений напрямую в процессоре.

Григорий Колосов, инженер лаборатории нейроморфной фотоники физического факультета МГУ и один из авторов исследования

Ученые представили каждый элемент процессора в виде матрицы электрического и оптического отклика, что позволило смоделировать работу всей системы. Сравнивая соотношение мощности сигнала и шума, исследователи пришли к выводу, что максимальный размер одного ядра фотонного процессора, обеспечивающий стабильную работу, составляет 15×15 элементов оптической памяти.

Этот результат показывает, что ранее опубликованные оценки возможностей оптических вычислений были завышены. Однако даже с этим ограничением фотонный процессор способен достигать производительности до 4 тераопераций в секунду (ТОПС) на одно ядро при энергопотреблении менее 1 Ватта. Это делает его одним из самых энергоэффективных решений для обучения и работы нейросетей.


Читать далее:

Ученые в тупике: «Уэбб» засек невозможный свет в галактике

Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее

Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу

Иллюстрация на обложке: designed by vecstock — Freepik.com, сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
«Уэбб» раскрыл тайну центра Млечного Пути: почему там формируется слишком мало звезд
Космос
Рак распространяется как сеть: российские ученые наблюдали в 3D особенности развития опухолей
Наука
Солнечная буря сдавила магнитное поле Юпитера «как гигантский мяч для сквоша»
Космос
Анализ крови определяет стадию болезни Альцгеймера с точностью 92%: это поможет подобрать терапию
Наука
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука