Vědci vyvinuli technologii, která umožňuje provádět komplexní výpočty umělé inteligence pomocí jediného laserového pulzu. Tato fotonická architektura by mohla překonat limity dnešních GPU, snížit spotřebu energie a otevřít dveře nové éře výpočetní techniky.
Průmysl umělé inteligence naráží na zeď: každý nový model vyžaduje více výkonu, více grafických procesorů a více energie. Přesto se stále potýkáme se stejným úzkým místem: rychlostí, jakou čipy dokáží zpracovávat tenzory, matematické struktury, které organizují a klasifikují informace v modelech umělé inteligence. Nyní skupina vědců tvrdí, že našla zcela jiné řešení tohoto problému… a věřte nebo ne, spočívá v použití světla místo elektřiny.
Zjištění publikované v časopise Nature Photonics popisuje architekturu nazvanou Parallel Optical Matrix-Matrix Multiplication (POMMM), která je navržena tak, aby prováděla složité výpočty pomocí jediného laserového pulzu. Jedná se o radikální odklon od tradičních optických výpočtů, které vyžadují několik světelných pulsů a pracují přísně lineárně, což bránilo jejich škálování na úroveň, kterou vyžadují dnešní velké modely (Gemini 3 nebo ChatGPT-5.1).
Skok, který překonává hlavní omezení optických výpočtů
Optické systémy byly vždy atraktivní pro svou efektivitu a rychlost, ale měly zřejmý problém: nemohly pracovat paralelně, jako to umí grafické procesory. A bez paralelizace není možné škálování, větší modely ani konkurování obřím clusterům NVIDIA, které jsou základem projektů jako GPT, Claude nebo Gemini.
To urychlí spuštění dlouho očekávané obecné umělé inteligence, která je stále ve vývoji. POMMM tento scénář zcela mění. Podle výzkumníků:
- Provádí více tenzorových operací současně.
- Ke zpracování všech těchto dat potřebuje pouze jeden laserový puls.
- Převádí informace na fyzikální vlastnosti světla (amplitudu a fázi).
- Nepotřebuje žádnou dodatečnou energii k provádění výpočtů, které se provádějí pasivně při šíření světla.
Stručně řečeno: výpočet probíhá vlastním postupem světla. Výsledky optického prototypu byly porovnány se standardními systémy a běžnými GPU a ukázaly pozoruhodnou výhodu v úlohách násobení matic, které jsou jádrem trénování a provádění modelů AI.
Co bude dál? Fotonické čipy za 3-5 let
Lidé stojící za studií vysvětlují, že tuto architekturu lze implementovat prakticky na jakékoli optické platformě a že jejich dalším krokem je integrace systému přímo na fotonické čipy. Pokud by se jim to podařilo, jednalo by se o novou kategorii procesorů schopných výrazně snížit spotřebu energie a zvýšit výkon bez potřeby obrovských datových center.
Někteří výzkumníci považují tento průlom za klíčový krok k pokročilejším systémům umělé inteligence, dokonce k budoucím konceptům umělé obecné inteligence (AGI), kde není limitem fyzika křemíku. V neposlední řadě, ať už je to cesta k AGI, nebo ne, je jasné, že POMMM odstraňuje jedno z největších úzkých míst dnešního hardwaru, a to otevírá dveře mnohem větším a rychlejším modelům, než jaké známe dnes.
Fotonické výpočty: Stručné vysvětlení
Fotonické výpočty jsou přístupem, který k provádění výpočtů využívá fotony, částice světla, namísto elektronů, které se používají v tradičních elektronických výpočtech. Hlavní výhodou fotonických výpočtů je schopnost zpracovávat informace extrémně vysokou rychlostí, protože fotony se mohou pohybovat rychlostí světla. Kromě toho má tento typ počítačů potenciál spotřebovat méně energie, protože fotony nevytvářejí teplo stejným způsobem jako elektrony.
Vývoj fotonických počítačů není nový, ale byl omezen obtížemi s účinnou manipulací a ovládáním světla. Díky pokroku, jako je POMMM, však vidíme, že tyto problémy jsou překonávány, což otevírá nové možnosti pro budoucí technologie.
Potenciální dopad na technologický průmysl
Úspěšná implementace fotonických čipů by mohla způsobit revoluci nejen v oblasti umělé inteligence, ale i v dalších oblastech technologií. Mohla by například výrazně zvýšit rychlost a efektivitu komunikačních sítí, datových center a infrastruktur cloud computingu. Mohla by také usnadnit vývoj menších a výkonnějších zařízení, protože fotonické komponenty mohou být kompaktnější než jejich elektronické protějšky.
Fotonické výpočty a systém POMMM představují změnu paradigmatu ve způsobu zpracování informací. Ačkoli jsme stále v raných fázích vývoje této technologie, její potenciál proměnit technologický průmysl je obrovský.