Китайские и финские физики разработали подход, который позволяет со скоростью света и с минимальными расходами энергии проводить вычисления с использованием так называемых тензоров – специальных векторных математических объектов, применяемых в работе систем ИИ. Это значительным образом ускорит и удешевит разработку ИИ. Об этом со ссылкой на Университет Аалто сообщает информационное агентство ТАСС.

«Разработанный нами подход позволяет проводить все те же операции, которые исполняют существующие графические чипы при проведении расчетов, связанных со слоями памяти и свертки, но при этом эти вычисления ведутся при помощи фотонов и со скоростью света. В данном случае мы пользуемся физическими свойствами света для одновременного проведения многих шагов вычислений», – пояснил научный сотрудник Университета Аалто Чжан Юйфэн. 

Разработанный учеными оптический чип представляет собой набор из лазеров, линз, пространственных и фазовых модуляторов света. Они применяются для того, чтобы закодировать в фазовых и амплитудных характеристиках лазерных лучей математические матрицы, используемые в ИИ-вычислениях, после чего ученые заставляют содержащие эти сведения лучи особым образом взаимодействовать друг с другом. В результате этого формируется еще один поток частиц света, содержащий в себе результат перемножения матриц и тензорных вычислений, который считывается при помощи обычного фотосенсора.

«Представьте себе, что вы работаете на таможне, где вы проверяете и сортируете посылки при помощи множества разных устройств. Как правило, эти процедуры проводятся шаг за шагом для каждой посылки. Наш оптический подход объединяет все посылки и устройства в единое целое. Благодаря этому всего за один шаг вычислений, одно прохождение света через наше устройство, вся «сортировка» и проверка содержимого этих посылок проходит параллельным и мгновенным образом», – добавил Чжан Юйфэн.

Для проверки работы этого подхода ученые провели при его помощи тензорные вычисления с пятью десятками матриц случайных размеров, а также использовали эту систему для обучения ИИ для распознавания изображений. Последующее сравнение результатов оптических расчетов с данными, полученными при помощи классических графических процессоров, подтвердило работоспособность новой системы и то, что она расходует значительно меньше энергии, чем классические электронные чипы.

Как отмечают исследователи, для создания подобных тензорных вычислителей не требуется специализированное оборудование и особые условия изготовления чипов, благодаря чему данную форму фотонных вычислений можно реализовать фактически на любой аппаратной платформе, которые сейчас разрабатываются в мире. Это позволит значительно удешевить разработку ИИ и сделать его более энергоэффективным уже в ближайшем будущем, подытожили физики.

Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА