Китайские исследовательские институты представили новые фотонные чипы для искусственного интеллекта, которые, по заявлениям разработчиков, значительно превосходят традиционные графические процессоры (GPU) в определённых условиях. Чипы демонстрируют существенный прирост скорости и энергоэффективности при выполнении узкоспециализированных задач генеративного ИИ, таких как синтез изображений, генерация видео и обработка изображений.

Утверждается, что в некоторых задачах скорость новых чипов в 100 раз выше, чем у GPU Nvidia, включая широко используемый ускоритель A100. При этом важно, что речь идёт о лабораторных испытаниях, а не о коммерческом применении.

Принципиальное отличие новых чипов заключается в использовании фотонов вместо электронов для вычислений. GPU Nvidia используют схемы, где электроны перемещаются через транзисторы для выполнения программируемых инструкций. Такой подход обеспечивает гибкость, но приводит к высокому энергопотреблению и тепловыделению. Фотонные чипы же используют световую обработку сигналов, где фотоны заменяют электроны, что позволяет достичь параллелизма за счёт оптической интерференции, а не последовательного цифрового выполнения.

Один из представленных чипов, ACCEL, разработан в Университете Цинхуа как гибридная система, сочетающая фотонные компоненты с аналоговой электронной схемой. Чип работает с использованием старых техпроцессов, при этом достигая высокой теоретической пропускной способности, измеряемой в петафлопсах (единица измерения производительности компьютеров, равная одному квадриллиону операций с плавающей запятой в секунду). ACCEL предназначен для задач, требующих фиксированных математических преобразований и строго контролируемых шаблонов, таких как распознавание изображений и обработка изображений.

Вторая система, LightGen, разработана в сотрудничестве между Шанхайским университетом Цзяо Тун и Университетом Цинхуа. LightGen представляет собой полностью оптический вычислительный чип, содержащий более двух миллионов фотонных нейронов. Он способен выполнять задачи генерации изображений, шумоподавления, трёхмерной реконструкции и переноса стилей. Экспериментальные результаты показывают, что LightGen демонстрирует прирост производительности более чем на два порядка по сравнению с ведущими электронными ускорителями, но только в ограниченных условиях.

Разработчики подчёркивают, что новые чипы не являются заменой GPU для общих вычислений, обучения больших моделей или выполнения произвольного программного обеспечения. Они представляют собой специализированные решения, предназначенные для узких категорий вычислений, и показывают исключительные результаты, когда задачи тщательно адаптированы к возможностям оборудования.