科技日報記者 張夢然

《自然》雜志9日發(fā)表的兩篇獨立研究論文介紹了兩種光子計算芯片，與電子系統(tǒng)結(jié)合在一起，比傳統(tǒng)電子芯片性能更高，能耗更低，將能滿足因人工智能（AI）技術(shù)發(fā)展而推升的計算需求。

AI和深度學(xué)習(xí)模型的復(fù)雜性日益增長，將傳統(tǒng)電子計算推向極限，而且能源需求也不斷增加。光子計算使用光子而非電子，是應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的潛在方案。因為乘法和加法作為AI的核心計算操作，在使用光子電路時會更快、更高效。不過，將光子芯片集成到傳統(tǒng)硬件電子器件中能否表現(xiàn)出優(yōu)勢，一直很難證明。這兩篇最新論文探索了與硅電子集成的光子計算芯片的性能。

據(jù)其中一篇論文介紹，新加坡Lightelligence公司演示了一種名為PACE的光子加速器，能完成極低時延的計算。時延是衡量實時處理計算速度的重要指標(biāo)。這個大型加速器由逾16000個光子元件以64×64矩陣組成，能實現(xiàn)高速計算（最高達(dá)1GHz），而且相比小型電路或單個光子元件，其最小時延可降低至原來的1/500。PACE能解決“伊辛問題”這類很難的計算問題，證明了該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的可行性。

美國Lightmatter團(tuán)隊在另一篇獨立論文中描述了一種能以高準(zhǔn)確度、高效執(zhí)行AI模型的光子處理器。該處理器由4個128×128矩陣組成，能執(zhí)行自然語言處理模型BERT和一個名為ResNet的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（用于圖像處理），且準(zhǔn)確度與傳統(tǒng)電子處理器不相上下。團(tuán)隊演示了他們的光子處理器的一系列應(yīng)用，包括生成莎士比亞式文本，準(zhǔn)確給電影評論分類，以及玩電腦游戲《吃豆人》。

兩個團(tuán)隊都表示他們的系統(tǒng)可擴(kuò)展，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化。美國達(dá)特茅斯學(xué)院科學(xué)家在新聞與觀點文章中評論稱，“光子計算的研發(fā)已有數(shù)十載，而這些演示可能意味著我們終于能利用光來構(gòu)建更強大、更高效的計算系統(tǒng)”。

總編輯圈點：

隨著科技的發(fā)展，計算能力的需求持續(xù)攀升，特別是在AI和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，傳統(tǒng)電子芯片已逐漸力不從心。在此背景下，結(jié)合了光與電優(yōu)勢的新型計算芯片，為解決這些問題帶來了曙光。本文中的這些成果，標(biāo)志著計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的重大突破，也預(yù)示著這一路徑未來可能出現(xiàn)更符合需求的設(shè)備。新成果還需進(jìn)一步優(yōu)化以實現(xiàn)更大規(guī)模應(yīng)用，前路充滿挑戰(zhàn)，但光子計算技術(shù)正在開辟一條新路，在計算世界中扮演更為重要的角色。