В Германии стартовал проект по созданию фотонного процессора для вычислений с помощью света

В Карлсруэском технологическом институте (KIT) начались исследования новой технологии высокопроизводительных вычислений, основанной на использовании света для выполнения операций. Основой этой системы является фотонный процессор, разработанный немецкой компанией Q.ANT. В отличие от традиционных центральных и графических процессоров, работающих на основе электрических сигналов, фотонный процессор использует световые сигналы для обработки данных, что позволяет сократить время и снизить потребление энергии.

Фотонный процессор Q.ANT не предполагает полное замещение традиционных процессоров. Разработчики стремятся создать гибридную архитектуру, в которой CPU, GPU и фотонный NPU (Native Processing Unit) будут выполнять те операции, для которых они наиболее эффективны. Обработка данных происходит путем преобразования цифровой информации в параметры оптического сигнала, которые затем направляются в интегральную фотонную схему. Здесь используются оптические волноводы и интерферометры для управления амплитудой и фазой световых волн, что позволяет выполнять заданные математические операции.

Одно из главных преимуществ фотонной архитектуры заключается в способности выполнять множество операций одновременно. Оптическая схема может обрабатывать целый набор сигналов, а вычисления происходят в момент прохождения света через фотонный чип. Это существенно уменьшает количество операций передачи данных между памятью и вычислительными блоками, что является одним из основных источников энергопотребления современных систем искусственного интеллекта. По оценкам Q.ANT, эта технология может обеспечить 30-кратное увеличение энергоэффективности для определенных задач.

Исследователи KIT планируют протестировать новую технологию в реальных вычислительных системах, чтобы определить, какие задачи лучше всего подходят для фотонного ускорителя, а какие следует оставлять традиционным процессорам. Это особенно актуально для искусственного интеллекта, где объем матричных вычислений постоянно растет. В будущем гибридные системы могут объединять традиционные процессоры с фотонными и даже квантовыми ускорителями, оптимизируя распределение вычислений в зависимости от конкретной задачи.

На данный момент фотонный процессор в основном выполняет линейные операции, однако компания Q.ANT работает над расширением его функционала, включая возможность выполнения нелинейных преобразований световых сигналов, что также важно для функционирования нейросетей.