光基芯片执行AI任务能效提升十至百倍

美国科学家研发出一款光基芯片，可利用光与电协同工作，高效完成人工智能（AI）中功耗极高的图像识别等任务。新型芯片能效高达执行同样任务的传统芯片10倍甚至百倍以上，有望显著缓解AI应用对电力的巨大需求，同时推动更高性能AI系统和模型的发展。相关研究成果发表于最新一期《先进光子学》杂志。

新型芯片由佛罗里达大学、佛罗里达半导体研究所、加州大学洛杉矶分校及乔治华盛顿大学合作研制。研究团队将光学元件直接集成于硅芯片之上，构建出一个借助激光与显微透镜进行卷积运算的系统，大幅降低了执行AI任务时的能耗。卷积运算是机器学习的核心功能，常用于图像、视频和文本中的模式识别，通常需消耗大量算力。

该芯片采用标准半导体工艺，在芯片表面蚀刻了两组微型菲涅耳透镜。在执行卷积运算时，机器学习数据首先被转换为激光信号，穿过透镜完成数学变换，最终结果再转回数字信号，以完成AI任务。

测试表明，该光基芯片对手写数字的分类准确率可达98%，媲美传统电子芯片。研究团队称，这是首次将此类光学计算集成于芯片，并应用于AI神经网络。他们还证实，该芯片可通过不同颜色的激光同步处理多路数据流。

随着AI日益成为多项技术的核心，其电力消耗也因模型复杂化而急剧上升，对能源效率和可持续性构成挑战。研究团队表示，这款光基芯片以更低能耗执行高功耗AI任务，有望成为解决这一问题的关键技术。