MIT光子处理器实现AI计算重大突破，光速处理能力将革新多个领域

MIT光子处理器实现AI计算重大突破，光速处理能力将革新多个领域

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来源

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https://blog.csdn.net/tiangang2024/article/details/144371159

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https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_27969598

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https://www.quantumchina.com/newsinfo/7573735.html?templateId=520429

麻省理工学院（MIT）的研究团队近日宣布，他们成功开发出一种新型光子处理器，能够在芯片上以光速完成深度神经网络的关键计算，实现超高速且极低能耗的AI计算。这一突破性进展有望为激光雷达、天文学、粒子物理学以及高速电信等领域带来革命性的进步。

当前，驱动最先进机器学习应用的深度神经网络模型已经变得如此庞大和复杂，以至于它们正在推动传统电子计算硬件的极限。光子硬件，即使用光进行机器学习计算的硬件，提供了一种更快、更节能的替代方案。然而，有一些类型的神经网络计算是光子设备无法完成的，这就需要使用片外电子设备或其他技术，这会阻碍速度和效率。

在此背景下，MIT和其他机构的科学家们经过十年的研究，开发出了一种新的光子芯片，克服了这些障碍。他们展示了一种完全集成的光子处理器，可以在芯片上以光学方式完成深度神经网络的所有关键计算。

该光学设备能够在不到半纳秒的时间内完成机器学习分类任务的关键计算，同时保持超过92%的准确率——这一性能与传统硬件相当。

这种光子处理器的潜在应用场景非常广泛。在激光雷达领域，单光子激光雷达技术已经展现出高灵敏度和高精度的优势，能够实现远距离探测和复杂场景感知。MIT的这项新技术将进一步提升激光雷达的性能，为自动驾驶和遥感测绘等领域带来突破。

在天文学领域，光子处理器的高速计算能力将极大提升数据处理效率，帮助科学家更快地分析海量天文数据，发现宇宙中的新现象。此外，在粒子物理学研究中，这种处理器也能加速实验数据分析，推动基础科学研究的进步。

与传统电子计算相比，光子计算具有显著的优势。光子处理器利用光信号进行信息处理，速度接近光速，远超电信号的传播速度。同时，光子计算的能效更高，能耗更低，因为光子在传输过程中产生的热量更少。

具体来说，MIT的这款光子处理器在不到半纳秒的时间内完成关键计算，而传统硬件可能需要更长的时间。在能耗方面，该处理器的能效远超传统设备，这对于大规模计算任务尤为重要。

目前，整个电路采用与生产CMOS计算机芯片相同的基础设施和代工工艺制造。这有助于芯片的大规模生产，并使用经过验证的技术引入非常少的制造误差。未来工作的主要重点将是扩大设备规模并将其与现实世界的电子设备（如相机或电信系统）集成，Bandyopadhyay说。此外，研究人员希望探索能够利用光学优势的算法，以更快的速度和更好的能源效率训练系统。

该研究部分由美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室以及NTT Research资助。

这一突破不仅展示了光子计算技术的巨大潜力，也为未来计算技术的发展指明了新的方向。随着研究的深入和应用的拓展，光子处理器有望在更多领域发挥重要作用，推动人工智能和高性能计算的进一步发展。