در یک رویداد علمی برجسته، تیمی از پژوهشگران موفق به ابداع معماری نوینی در حوزه پردازش نوری شده‌اند که برای نخستین‌بار می‌تواند ده‌ها عملیات تنسوری کلیدی در هوش مصنوعی را به صورت هم‌زمان و تنها با یک شلیک لیزر انجام دهد. این کشف که پتانسیل تغییر بنیادین در سرعت و کارایی سیستم‌های هوش مصنوعی را دارد، گلوگاه‌های دیرینه محاسبات در این حوزه را از بین می‌برد و هزینه‌های عملیاتی آن را به شکل چشمگیری کاهش می‌دهد.
پردازش نوری هوش مصنوعی: چگونه یک گلوگاه تاریخی شکسته شد؟
مدل‌های پیچیده هوش مصنوعی امروزی، به ویژه مدل‌های زبانی بزرگ (LLMs) و شبکه‌های عصبی عمیق، به شدت به محاسبات تنسوری وابسته هستند. تنسورها ساختارهای داده‌ای چندبعدی هستند که حجم عظیمی از اطلاعات را در خود جای می‌دهند و عملیات ضرب ماتریسی بر روی آن‌ها، هسته اصلی یادگیری و استنتاج در هوش مصنوعی محسوب می‌شود. در معماری‌های الکترونیکی رایج، مانند واحدهای پردازش گرافیکی (GPU)، این عملیات نیازمند جستجوهای مکرر و مصرف انرژی بالاست که در نهایت سقف سرعت پردازش را تعیین می‌کند. حتی در نسل‌های قبلی کامپیوترهای نوری، هر عمل تنسوری مستلزم چندین اسکن لیزری و عملکرد خطی بود که با توانایی‌های موازی‌سازی هزاران هسته در GPUها فاصله داشت. همین محدودیت‌ها باعث شده تا بزرگترین مدل‌های هوش مصنوعی امروز برای آموزش خود به هزاران GPU نیاز داشته باشند.
معماری نوین POMMM: سرعت بی‌سابقه و کاهش چشمگیر انرژی در پردازش نوری
معماری جدیدی که "Parallel Optical Matrix-Matrix Multiplication" یا POMMM نام گرفته است، این محدودیت‌های تاریخی را به چالش می‌کشد. دانشمندان با ترکیب هوشمندانه‌ی سخت‌افزارهای نوری استاندارد با روشی ابتکاری برای رمزگذاری داده‌ها، توانسته‌اند اطلاعات دیجیتال را در دامنه (amplitude) و فاز (phase) امواج نور ذخیره کنند.
[
]
هنگامی که این امواج نوری در حال انتشار هستند، بدون نیاز به هیچ‌گونه توان اضافی یا کنترل خارجی، عملیات ضرب ماتریسی و تنسوری را به صورت کاملاً پسیو (غیرفعال) و موازی انجام می‌دهند. نتیجه این رویکرد، سرعتی به مراتب فراتر از پیشرفته‌ترین سخت‌افزارهای الکترونیکی کنونی و کاهش قابل توجه مصرف انرژی است. این جهش در پردازش نوری هوش مصنوعی می‌تواند به معنای ساخت تراشه‌هایی باشد که با سرعت نور فکر می‌کنند و با کسری از انرژی فعلی به کار می‌افتند.
افق هوش مصنوعی آینده: از تراشه‌های فوتونیکی تا AGI با پردازش نوری
این تیم تحقیقاتی که نتایج کار خود را در نشریه معتبر Nature Photonics منتشر کرده، معتقد است که معماری نوین آن‌ها تقریباً روی هر بستر فوتونیکی قابل پیاده‌سازی است. هدف نهایی پژوهشگران، ادغام مستقیم این چارچوب بر روی چیپ‌های فوتونیکی نسل بعدی است تا پردازنده‌هایی با مصرف انرژی بسیار پایین و سرعت فوق‌العاده بالا برای انجام پیچیده‌ترین وظایف هوش مصنوعی ساخته شوند. انتظار می‌رود این فناوری طی سه تا پنج سال آینده به پلتفرم‌های اصلی هوش مصنوعی راه یابد.
این پیشرفت، با وجود عدم اشاره مستقیم به هوش عمومی مصنوعی (AGI)، از نظر بسیاری از متخصصان یک گام حیاتی در مسیر تحقق آن محسوب می‌شود. رفع گلوگاه در پردازش تنسوری، یکی از کلیدهای اساسی برای گذار از معماری‌های کنونی و رسیدن به قابلیت‌های محاسباتی لازم برای AGI است. این دستاورد نه تنها مسیر نسل جدید شتاب‌دهنده‌های نوری را هموار می‌کند، بلکه پیامدهای گسترده‌ای برای آینده هوش مصنوعی خواهد داشت:
چرا کاهش مصرف انرژی در پردازش هوش مصنوعی حیاتی است؟
کاهش ردپای کربنی: رشد انفجاری مدل‌های هوش مصنوعی نیازمند مراکز داده عظیم با مصرف انرژی سرسام‌آور است. پردازش نوری راهکاری برای پایداری محیط زیست ارائه می‌دهد.
دسترسی و مقیاس‌پذیری: کاهش نیاز به توان بالا، امکان توسعه و استقرار سیستم‌های هوش مصنوعی قدرتمندتر و در دسترس‌تر را در طیف وسیع‌تری از کاربردها، از دستگاه‌های لبه (Edge Devices) گرفته تا ابررایانه‌ها، فراهم می‌کند.
گام‌های بعدی برای فراگیر شدن پردازش نوری در هوش مصنوعی:
تولید انبوه و تجاری‌سازی: تبدیل این دستاورد آزمایشگاهی به محصولی قابل عرضه در بازار نیازمند سرمایه‌گذاری‌های عظیم در تحقیق و توسعه و ساخت کارخانه‌های تولید تراشه‌های فوتونیکی است.
توسعه نرم‌افزار و اکوسیستم: ایجاد ابزارها، فریم‌ورک‌ها و کتابخانه‌های نرم‌افزاری که بتوانند از قابلیت‌های منحصربه‌فرد سخت‌افزار پردازش نوری به بهترین شکل بهره ببرند.
این تحول، نویدبخش عصری جدید در توسعه هوش مصنوعی است که در آن محدودیت‌های سخت‌افزاری کمترین مانع را برای پیشرفت‌های آتی ایجاد خواهند کرد.
مطالب مرتبط
- گشایش احتمالی بازار چین به روی تراشه‌های هوش مصنوعی انویدیا: واشنگتن در آستانه تصمیم‌گیری بزرگ
- فناوری فتوبیومدولیشن درمانی نوین برای تسکین درد و ارتقای سلامت مغز است
- خودروهای الکتریکی پرسرعت با قابلیت شارژ فوق‌سریع، مرزهای سرعت و پایداری را جابجا کردند
- فناوری فتوبیومدولیشن درمانی نوین برای تسکین درد و ارتقای سلامت مغز است
مهدی رضایی
او فارغ‌التحصیل رشته مهندسی نرم‌افزار است و فعالیت حرفه‌ای خود را در عرصه رسانه از سال ۱۳۹۷ به عنوان نویسنده در یک وبلاگ تخصصی فناوری آغاز کرده است. وی پس از کسب تجربه، به خبرگزاری‌های معتبر پیوست و در حال حاضر، خبرنگار حوزه نرم‌افزار و هوش مصنوعی در یک مجله تکنولوژی برجسته است.
مطالب پیشنهادی :
“ممکن است گلکسی اس 24 اف ای سامسونگ با کاهش سرعت شارژ عرضه شود.”
“گوگل پیکسل 9 در مقابل پیکسل 8: آیا ارتقا ارزش دارد؟”
آیفون 16 در مقابل آیفون 16 پلاس در مقابل آیفون 16 پرو در مقابل آیفون 16 پرو مکس: مقایسه نهایی
## iPhone 16 در مقابل iPhone 16 Plus در مقابل iPhone 16 Pro در مقابل iPhone 16 Pro Max: مقایسه نهایی