Cei științifici chinezi fac roboții să gândească instantaneu, accelerând dezvoltarea fotonicii de siliciu

Știre despre un progres în calculul fotonic neuro-morf

Cercetătorii de la Universitatea Xidian (Universitatea Sidyan) au creat primul cip „neuro-morfic” complet luminos, capabil să se antreneze prin întărire fără a converti semnalele în curent electric. Acest eveniment marchează trecerea de la rețelele liniare fotonice de tip spike la transformări non-liniare – un pas cheie pentru aplicații practice.

De ce este important
- Lipsa conversiei: Convertirea fotonilor în electroni și inversul acestuia cauzează pierderi de energie și timp. În sistemele în timp real (robotica, pilotarea automată) astfel de întârzieri pot duce la defectarea echipamentului sau chiar la accidente.

- Interacțiune sigură a roboților cu oamenii: Crearea de cipuri fotonice universale deschide calea către sisteme inteligente mai fiabile și mai eficiente din punct de vedere energetic.

Trei probleme rezolvate
1. Există mari aranjamente de neuroni spike non-liniari cu prag de activare scăzut – acum se pot plasa neuronii mai dens.

2. Cipuri complet programabile – anterior erau „rigide” (programate hardware).

3. Învățare fotonică prin întărire – acum realizată datorită noii arhitecturi.

Arhitectura prototipului
ComponentDescriere
16‑canale cip fotonic Conține 272 de parametri învățați, construit pe o matrice 16×16 de interferometre Mach–Zehnder.
Cip cu laser și feedback Utilizează un absorbant saturabil pentru prag scăzut de activare non-liniară a spike-urilor.
Framework hardware‑software Se antrenează inițial în software, apoi se transferă pe cipuri, după care se reantrenează ținând cont de caracteristicile hardware.

Testare
- CartPole (echilibrarea unui baston) – precizia este aproape identică cu modelul software (scădere 1,5 %).
- Pendulum (oscilația pendulelor) – scădere 2 %.
- În ambele sarcini, întârzierea calculului a fost de doar 320 picosecunde.

Eficiență
TipEnergia consumatăDensitate
Liniare1,39 TOPS/W0,13 TOPS/mm²
Non-liniare987,65 GOPS/W533,33 GOPS/mm²
Aceste cifre poziționează sistemul fotonic în clasa GPU din punct de vedere al eficienței energetice (≈1 TOPS/W) și densității (0,1–0,5 TOPS/mm²), dar se bazează complet pe procesarea luminoasă, eliminând pierderile de conversie.

Perspective
- Conducere autonomă
- Roboți inteligenți
- Calcul periferic cu latență ultra-scăzută și consum energetic minim

În viitor se planifică scalarea cipului la 128 de canale pentru a rezolva sarcini mai complexe (navigație autonomă neuro-morfică) și pentru a crea dispozitive fotonice neuro-morfice compacte, hibride integrate.

Concluzie: Dezvoltarea deschide un nou drum către inteligența artificială eficientă din punct de vedere energetic bazată pe impulsuri luminoase, ceea ce ar putea schimba radical abordările în robotică și sistemele autonome.