“技术里程碑” ：新型光子处理器让人工智能更高效

live

随着人工智能的发展，全球能源需求也在不断攀升。如今，Lightmatter公司的一项研究带来了希望：研究人员开发出一种基于光的处理器，能更高效地运行AI模型。这项技术展现了巨大潜力，但仍面临诸多挑战。



人工智能不仅是热门话题，也极度耗能。据国际能源署（IEA）今年3月底发布的报告，2023年全球电力消耗显著增长，AI是主要原因之一。目前，全球约有2%至3%的电力用于人工智能。专家称，生成一张AI图片所需电量大致相当于给手机充半次电。

面对这一趋势，科技巨头们的应对策略是：提供更多能源。谷歌和微软因此大力押注核能。但也有另一种思路——提高芯片效率。Lightmatter的研究正基于此，他们研发出一种光子处理器，用更少的能源驱动AI。相关成果已发表在权威期刊《Nature》上。

光子运算几乎不产生热量  
目前主流计算机仍使用电子处理器，其运算过程会产生大量热量，既浪费能量，还需额外电力来冷却设备。而光子处理器利用光（即光子）进行运算，产生的热量极少，因此能大幅节省能源。

但问题也随之而来：相比传统电子芯片，光子处理器在某些任务上的精度仍不足。这是因为以“1”和“0”为基础的数字计算在光学系统中难以精确实现。光子处理器多数采用模拟运算。为克服这一缺陷，研究团队在本次实验中将光子组件与电子模块结合使用。

性能如何？  
研究人员让AI模型在新型光子处理器上执行各种任务，并与传统电子处理器的结果对比。在多个图像识别任务中，光子处理器的准确率达到了传统处理器的90%以上。但在处理自然语言问答任务时，准确率仅为约30%。

已能媲美顶尖芯片  
耶拿大学智能光子系统专家马里奥·赫姆尼茨（Mario Chemnitz）称，这项成果代表“光子计算领域的重大技术进展”。据其介绍，新处理器的运行速度是Nvidia上一代A100芯片的3倍，能效高出10倍，甚至可与当前顶级芯片H100媲美。考虑到光子芯片几十年来的技术落后，这一进展堪称“技术里程碑”。

不过，赫姆尼茨也指出，该研究在信息深度上仍有欠缺，芯片目前“仍有较大损耗”，且依赖慢速电子元件限制了整体计算速度。此外，精度仍是“根本问题”，特别是在逼近式计算中表现不佳。

尽管如此，专家们仍看好光子技术的未来前景。如果能实现大规模扩展，这类处理器有望在特定应用中取代传统电子芯片。