來自清華大學(xué)方璐副教授和戴瓊海院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了世界上第一個(gè)全光學(xué)人工智能芯片，團(tuán)隊(duì)稱該芯片的效率和性能相較其他芯片顯著提高。這項(xiàng)研究成果于周三發(fā)表在《自然》雜志上。

這是該團(tuán)隊(duì)早期的太極芯片的一次重大升級(jí)，研究人員曾在4月表示，該芯片的能效比NVIDIA H100 GPU高出一千多倍。

使用太極芯片訓(xùn)練人工智能需要電子計(jì)算機(jī)的協(xié)助，但太極-II芯片可以完全基于光進(jìn)行建模和訓(xùn)練，這使得它更加高效，性能也得到了提升，該團(tuán)隊(duì)表示。

團(tuán)隊(duì)論文表明，此次升級(jí)是光學(xué)計(jì)算的關(guān)鍵一步，有助于將其從理論階段推向大規(guī)模實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，并滿足對(duì)低能耗算力日益增長(zhǎng)的需求。

論文稱，太極-II的性能在各個(gè)場(chǎng)景下都優(yōu)于其前代產(chǎn)品。

太極-II將具有數(shù)百萬個(gè)參數(shù)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，并將分類任務(wù)的準(zhǔn)確率提高了40%。

在復(fù)雜場(chǎng)景成像領(lǐng)域，太極-II在弱光環(huán)境下的能耗效率提升了6個(gè)數(shù)量級(jí)。

方璐表示，傳統(tǒng)的光學(xué)人工智能方法通常涉及在電子計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)的基于光的光子結(jié)構(gòu)上模擬電子人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

她說：“由于系統(tǒng)不完善和光波傳播的復(fù)雜性，對(duì)一般光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行完美精確的建模是不可能的，離線模型和真實(shí)系統(tǒng)之間總是存在不匹配的情況。”

為了克服這些挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種方法，在光學(xué)芯片上直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)密集型訓(xùn)練過程，這樣大部分機(jī)器學(xué)習(xí)都可以并行進(jìn)行，團(tuán)隊(duì)稱此為完全前向模式（FFM）學(xué)習(xí)。“這種架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高精度訓(xùn)練，并支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練?！?/p>

FFM學(xué)習(xí)基于市售的高速光調(diào)制器和檢測(cè)器，并且在加速學(xué)習(xí)方面可以比GPU做得更好?！拔覀兊难芯空雇宋磥磉@些芯片將成為構(gòu)建人工智能模型的光學(xué)算力的基礎(chǔ)。”