Des scientifiques dévoilent une puce optoélectronique entièrement analogique

Visualisation d’une puce PV entièrement analogique. Crédit : Yitong Chen et Kyunghae Dai

Des chercheurs de l’Université Tsinghua, en Chine, ont développé une puce optoélectronique entièrement analogique qui mix l’informatique optique et électronique pour obtenir un traitement de imaginative and prescient par ordinateur ultra-rapide et hautement économe en énergie, surpassant les processeurs numériques.

Los angeles imaginative and prescient par ordinateur est un domaine de l’intelligence artificielle en constante évolution qui vise à permettre aux machines d’interpréter et de comprendre les informations visuelles du monde, de los angeles même manière que les humains visualisent et traitent les pictures et les vidéos.

Il comprend des tâches telles que los angeles reconnaissance d’pictures, los angeles détection d’objets et los angeles compréhension de scènes. Cela se fait en convertissant les signaux analogiques de l’environnement en signaux numériques pour les traiter par des réseaux neuronaux, permettant ainsi aux machines de comprendre les informations visuelles. Cependant, cette conversion analogique-numérique consomme beaucoup de temps et d’énergie, ce qui limite los angeles vitesse et l’efficacité des packages pratiques des réseaux de neurones.

Los angeles puce optoélectronique analogique proposée, telle que détaillée dans l’article, répond à cette limitation en combinant l’informatique optique et électronique dans une seule puce, offrant ainsi une resolution innovante pour le traitement des données visuelles à haute vitesse et économe en énergie. Les résultats de l’étude sont publiés dans natureaccompagné d’un résumé de recherche résumant les travaux.

Le Dr Jiamin Wu, l’un des auteurs de l’étude, a expliqué à Phys.org pourquoi ils se sont concentrés sur le côté matériel : « Motivée par l’amélioration de l’affect réel des développements de l’IA, notre équipe s’est engagée depuis longtemps à développer des answers matérielles efficaces. pour mettre en œuvre l’IA.

Le meilleur des deux mondes

Los angeles combinaison de modules informatiques analogiques optiques et électroniques dans l’étude constitue un side essentiel automobile elle permet aux chercheurs d’exploiter les avantages de los angeles lumière (sous forme de photons) et des électrons de manière entièrement analogique.

Ce faisant, les chercheurs ont abordé les limites pratiques du calcul optique (basé sur los angeles lumière), telles que los angeles mise en œuvre complexe de los angeles non-linéarité optique, los angeles consommation électrique élevée des CAN et los angeles sensibilité au bruit et aux erreurs système.

“Le module de calcul optique mettant en œuvre un réseau neuronal agnostique est utilisé pour los angeles première fois pour extraire des informations et réduire los angeles dimensionnalité des données de manière hautement parallèle”, a expliqué le Dr Wu. Ce processus est très efficace et permet d’extraire des informations à partir de champs lumineux à haute résolution.

Il poursuit : “Les sorties de l’unité de calcul optique sont ensuite reçues par le réseau de photodiodes pour générer des photocourants induits par los angeles lumière. Ceux-ci sont utilisés directement pour effectuer d’autres calculs dans le domaine électronique analogique.” Cette conversion transparente permet los angeles création de constructions de réseau complexes, améliorant ainsi les performances globales des tâches.

L’unité analyse également les courants électriques générés par los angeles lumière. Il convient de noter qu’il ne nécessite pas de convertir les signaux analogiques en signaux numériques. Cette flexibilité des circuits électroniques permet des méthodes de formation adaptables et reconfigurables, essentielles pour améliorer les performances dans le monde réel.

Les chercheurs ont réussi à concevoir un processeur optoélectronique intégré appelé « puce entièrement analogique combinant électronique et informatique légère » ou ACCEL.

« En tirant parti de los angeles non-linéarité intrinsèque de l’effet photoélectrique et en traitant les données dans le domaine électronique analogique sans conversion analogique-numérique, los angeles puce photoélectrique analogique proposée atteint une efficacité énergétique et une vitesse de calcul de plusieurs ordres de grandeur supérieures à celles des puces photoélectriques avancées du can pay. processeur numérique », a déclaré le Dr Wu. “.

Mettez-le à l’épreuve

Les chercheurs ont mené une série de checks pour tester l’exactitude de los angeles classification d’ACCEL sur diverses tâches, notamment los angeles reconnaissance de chiffres manuscrits, los angeles difference de vêtements et l’interprétation de l’écriture cursive.

Il a démontré los angeles capacité de classer des pictures haute résolution en 72 nanosecondes, un exploit qui défie les limites du traitement conventionnel. Étonnamment, le module ACCEL consomme 4 thousands and thousands de fois moins d’énergie qu’un GPU haut de gamme, même s’il est plus de 3 000 fois plus rapide.

Mais los angeles puce ACCEL ne s’arrête pas là. Son adaptabilité s’étend aux assets lumineuses incohérentes, ce qui en fait une resolution polyvalente avec des packages au-delà des attentes.

« Par rapport aux GPU hautes performances, notre puce optoélectronique entièrement analogique est trois fois plus rapide et six fois plus économe en énergie. Cela los angeles rend adaptée au traitement à grande vitesse dans des packages telles que les chaînes d’assemblage industrielles et los angeles conduite autonome.

“De plus, avec une efficacité informatique exceptionnelle et des besoins énergétiques minimes, notre puce peut ouvrir une nouvelle ère pour les systèmes portables tels que les appareils portables pour los angeles surveillance de los angeles santé, où le système est traditionnellement alimenté par une batterie et où los angeles durée de vie de l’appareil est plus longue”, a déclaré le Dr. Wu. “Sévèrement à motive de los angeles supply d’énergie limitée.”

Travail futur

Les chercheurs admettent que même si tous les appareils photovoltaïques analogiques ont démontré une robustesse et une efficacité élevées, des améliorations sont encore possibles.

“Bien qu’ACCEL ait atteint une vitesse de calcul rapide et une efficacité énergétique élevée, il reste encore de los angeles position pour améliorer los angeles capacité de traitement de cette puce”, a expliqué le Dr Wu.

À l’avenir, les chercheurs espèrent explorer des architectures plus efficaces utilisant l’informatique ferroélectrique pour gérer des tâches de imaginative and prescient par ordinateur plus complètes et étendre cette technologie à de nouveaux algorithmes d’IA tels que les grands modèles de langage (LLM).

Cette recherche en cours vise à repousser les limites de los angeles technologie optique analogique pour de futures avancées.

Plus d’knowledge:
Yitong Chen et al., Une puce optoélectronique entièrement analogique pour les tâches de imaginative and prescient à grande vitesse. nature (2023). est ce que je: 10.1038/s41586-023-06558-8

Accélérer los angeles imaginative and prescient par ordinateur à l’aide de photons et d’électrons, nature (2023). est ce que je: 10.1038/d41586-023-02947-1

© 2023 Réseau ScienceX

los angeles quotation: L’avenir des dispositifs d’intelligence artificielle : des scientifiques dévoilent une puce optoélectronique entièrement analogique (1er novembre 2023) Récupéré le 1er novembre 2023 sur

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