更快、更節能、更微型！科學家開發出光速運行的奈米光子 AI 晶片

雪梨大學雪梨奈米中心（Sydney Nano Hub）研究人員自主打造一款超微型奈米光子 AI 晶片原型，能利用光子以光速進行運算。該研究以不會產生熱的光子取代傳統會產生熱的電，為今後打造永續、高速的 AI 基礎設施奠定基礎。這項研究已發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。

隨著全球 AI 應用需求的持續成長，這項原型技術因為使用光，其在材料中傳播時不會產生電阻，因此不像電流那樣產生熱。當光穿過晶片原型內部的奈米結構時，這些結構本身會自動完成運算。也因為這樣的特性，該晶片有望在開發更節能的 AI 硬體方面扮演重要角色，並可能降低未來運算系統的整體能源足跡。

該晶片原型上的奈米結構尺寸只有數十微米（µm），也就是大約人類頭髮的寬度。這些奈米結構共同形成一個神經網路來模仿人類大腦的人工神經元，以進行識別並完成運算。

這項原型技術展現了光速運行下的高效能運算優勢，經過實測，該原型以皮秒（picosecond，ps，約當一兆分之一秒）級的時間完成了運算。研究人員並為這款奈米光子晶片展開對超過一萬張生物醫學影像（包括乳房、胸腔與腹部核磁共振掃描影像）進行分類的模擬與實驗，結果其分類準確率約達 90% 至 99%。

更重要的是，現今資料中心需要依賴大量的水與能源來維持運行，反觀該晶片則以光而非電運作，因而更加環保、節能。

雪梨大學電機與電腦工程學院、光子研究團隊主任 Xiaoke Yi 教授表示，AI 正愈來愈受到能源消耗的限制。這項研究利用光來進行神經運算，使 AI 加速器能夠更快、更節能且更加微型化。

在完成該原型晶片的測試之後，研究團隊目前正致力於將這項技術推進到更大規模的光子神經網路。