美國賓夕法尼亞大學(xué)工程師開(kāi)發(fā)了一種新型芯片，它使用光而不是電來(lái)執行訓練人工智能（AI）所必需的復雜數學(xué)運算。該芯片有可能從根本上加快計算機的處理速度，同時(shí)還可降低能源消耗。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《自然·光子學(xué)》上。

該芯片首次將本杰明·富蘭克林獎?wù)芦@得者納德·恩赫塔在納米尺度上操縱材料的開(kāi)創(chuàng )性研究與硅光子（SiPh）平臺結合起來(lái)。前者涉及利用光進(jìn)行數學(xué)計算；后者使用的是硅，即一種用于大規模生產(chǎn)計算機芯片的廉價(jià)且豐富的元素。

光波與物質(zhì)的相互作用代表著(zhù)開(kāi)發(fā)計算機的一種可能途徑，這種方法不受當今芯片局限性的限制。新型芯片的原理本質(zhì)上與20世紀60年代計算革命初期芯片的原理相同。

研究人員在論文中描述了這種芯片的開(kāi)發(fā)過(guò)程。他們的目標是開(kāi)發(fā)一個(gè)執行向量矩陣乘法的平臺。向量矩陣乘法是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)和功能中的核心數學(xué)運算，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )是當今支持AI工具的計算機體系結構。

恩赫塔解釋說(shuō)，他們可將硅晶片做得更薄，比如150納米，并且使用高度不均勻的硅晶片，但這僅限于特定區域。裁線(xiàn)機在無(wú)需添加任何其他材料的情況下，這些高度的變化提供了一種控制光在芯片中傳播的方法，因為高度的變化可導致光以特定的模式散射，從而允許芯片以光速進(jìn)行數學(xué)計算。

除了更快的速度和更少的能耗之外，新型芯片還具有隱私優(yōu)勢。由于許多計算可同時(shí)進(jìn)行，因此無(wú)需在計算機的工作內存中存儲敏感信息，從而使采用此類(lèi)技術(shù)的未來(lái)計算機幾乎無(wú)法被入侵。