晶片是現代世界的核心，其存在於我們的電腦、智慧型手機、汽車和家用電器當中。多年來，晶片製造商一直在努力使其功能更強大、效率更高，藉以進一步提升電子設備的性能。然而，因為晶片製造成本和複雜性的增加，加上物理定律所設定的性能限制，使得晶片進步趨勢正逐漸放緩。在此同時，人工智慧 （AI） 的蓬勃發展卻帶來了對更高運算能力的需求。
有鑑於此，藉由光而非電來傳輸數據，達到更高效能的矽光子晶片出現，給科技界帶來的一盞明燈。然而，由於諸多障礙，矽光子晶片至今尚未普及。不過，日前在期刊 「自然雜誌」 上發表的兩篇論文，有望解決矽光子晶片當中的一些障礙之後，讓矽光子的普及與達成複雜人工智慧運算系統所需的能力提供了重要的基礎。
根據外媒 livescience 的報導，因為矽光子是利用光而非電來傳輸和處理資訊，能夠達成更快的速度、更大的頻寬，和更高的效率。這是因為光線不會因電阻現象而產生電流損耗，也不會產生電子元件產生的不必要的熱量損失。然而，即便有這些優點，但挑戰也不容小覷。過去，矽光子晶片的性能研究通常是獨立進行的。但由於晶片在當前科技產業中佔有的主導地位，當前矽光子的發展就需要與電子系統進行整合。
其中，因為光的運行速度快，但過程中要把光信號轉換為電信號的階段會減慢處理時間。加上光子計算也基於模擬運算而非數字運算，造成光子運算需要其自身的軟體和演算法，這會降低精度，也加劇了與其他技術的整合和相容性挑戰，並限制可執行的計算任務類型。因此，這就造成目前無法以足夠高的精度來製造大規模光子電路，使得要從小型原型進行規模化的過程也十分困難。
報導表示，針對這些問題，在期刊自然雜誌上的兩篇新論文解決了其中許多難題。首先，新加坡公司 Lightelligence 展示了一種用於光子計算的新型處理器，稱為光子算術引擎 （Pace）。該處理器具有低延遲，這代表輸入或命令與電腦產生回應或執行操作之間的延遲極小。另外，擁有超過 16,000 個光子元件的大規模 Pace 處理器，能夠解決複雜的計算任務，證明了該系統在實際應用中的可行性。該處理器展示了如何解決光子和電子硬體的整合、精度、以及對不同軟體和演算法的需求，這證明了該技術可以進行規模化發展。
至於，另一篇論文中，來自加州 Lightmatter 公司敘述了一種光子處理器，它能夠以與傳統電子處理器相當的精度運行兩個人工智慧系統。該公司藉由生成莎士比亞式的文件、準確分類電影評論、以及執行經典電腦遊戲來展示其光子處理器的有效性。然而，即便該平台還具有其可擴展的潛力。但是在當前可用材料和工程限制上，仍然降低了處理器部分速度和整體計算能力。
先前兩支團隊都表示，他們的光子系統可以成為可發展下一代硬體當中的一部分，藉以支援人工智慧的應用。這最終將使光子運算變得可行。儘管當前還需要進一步的改進，尤其是在使用更有效的材料或設計部分，但整體的發展仍指日可待。
(首圖來源：輝達)
科技新報粉絲團
加入好友
訂閱免費電子報
