Китайские ученые из Университета Цинхуа разработали полностью аналоговый фотоэлектронный чип, который может обрабатывать задачи компьютерного зрения с большей скоростью и энергоэффективностью, чем существующие чипы.
Выводы исследовательской группы, которые обеспечивают альтернативу существующим технологиям, основанным на аналого-цифровом преобразовании, были опубликованы в журнале Nature.
Аналоговые и цифровые сигналы — это два типа сигналов, несущих информацию. В вычислительных задачах, основанных на зрении, таких как распознавание изображений и обнаружение объектов, сигналы из окружающей среды являются аналоговыми, и их нужно преобразовать в цифровые сигналы для обработки с помощью нейросетей искусственного интеллекта, представляющих себя системы, обученные распознавать закономерности и взаимосвязи в наборе данных. Однако аналого-цифровое преобразование требует много времени и энергии, что ограничивает скорость и эффективность работы нейросетей. Фотонные вычисления, использующие аналоговые световые сигналы, являются одним из наиболее многообещающих подходов к решению этой проблемы.
В новом исследовании ученые разработали интегрированный фотоэлектронный процессор, позволяющий использовать преимущества как света в виде фотонов, так и электронов, содержащихся в электрических токах, полностью аналоговым способом. Полученный результат называется «полностью аналоговым чипом, сочетающим электронные и световые вычисления», или ACCEL.
«Мы максимально проявили преимущества света и электричества при использовании полностью аналоговых сигналов, избежав недостатков аналого-цифрового преобразования и преодолев узкие места в энергопотреблении и скорости», — сказала исследователь из команды Цинхуа Фан Лу.
20 апреля 2021 года, члены исследовательской группы, разрабатывающей полностью аналоговый фотоэлектронный чип, позируют для групповой фотографии в Университете Цинхуа в Пекине. /Фото предоставлено Университетом Цинхуа/
Тесты показали, что ACCEL способен распознавать и классифицировать объекты со степенью точности, сравнимой с точностью цифровых нейросетей. Кроме того, он классифицирует изображения с высоким разрешением различных сцен повседневной жизни более чем в 3 000 раз быстрее и потребляет в 4 млн раз меньше энергии, чем первоклассный графический процессор.
Фан Лу отметила, что преимущество сверхнизкого потребления энергии поможет решить проблему нагрева, связанную с масштабированием чипов, и это, как ожидается, приведет к прорывам в будущем дизайне чипов.
Директор института информационных наук и технологий Университета Цинхуа Дай Цюнхай сказал, что на данный момент команда разработала только прототип чипа и будет работать над созданием чипа искусственного интеллекта общего назначения для более широкого спектра применений.
Источник: https://russian.news.cn/20231103/d63b29c7b4674cf3a58cd4387739d9be/c.html
