Dizajn čipa na bazi silicijum-fotonike (SiPh) je prvi koji objedinjuje pionirska istraživanja dobitnika Benjamin Franklin medalje i profesora H. Nedwilla Ramseyja, Nadara Enghete, u manipulaciji materijalima na nano nivou za izvođenje matematičkih izračunavanja koristeći svetlost — najbrži mogući način komunikacije — sa SiPh platformom, koja koristi silicijum, jeftin i obilan element koji se koristi za masovnu proizvodnju čipova.
Interakcija svetlosnih talasa sa materijom predstavlja jedan od mogućih puteva za razvoj računara koji prevazilaze ograničenja današnjih čipova, koji su u suštini zasnovani na istim principima kao čipovi iz najranijih dana računarske revolucije 1960-ih.
Aflatouni grupa pionir u silicijumskim uređajima
U radu objavljenom u časopisu Nature Photonics, grupa Nadara Enghete, zajedno sa grupom Firooza Aflatounija, vanrednog profesora na katedri za Elektrotehniku i Sisteme, opisuje razvoj novog čipa. “Odlučili smo da udružimo snage,” kaže Engheta, koristeći činjenicu da je istraživačka grupa Aflatounija bila pionir u razvoju silicijumskih uređaja na nano nivou.
Njihov cilj bio je da razviju platformu za izvođenje onoga što se naziva množenje vektora i matrice, osnovne matematičke operacije u razvoju i funkciji neuronskih mreža, računarske arhitekture koja pokreće današnje alate veštačke inteligencije.
150 nanometra tanji čip
Umesto korišćenja silicijumskog sloja uniformne visine, objašnjava Engheta, “činite silicijum tanjim, recimo 150 nanometara,” ali samo u određenim regionima. Te varijacije u visini — bez dodavanja bilo kojih drugih materijala — pružaju sredstvo za kontrolu širenja svetlosti kroz čip, pošto se varijacije u visini mogu rasporediti tako da uzrokuju rasipanje svetlosti u određenim oblicima, omogućavajući čipu da izvodi matematičke izračunavanja brzinom svetlosti.
Zbog ograničenja nametnutih od strane komercijalne livnice koja je proizvela čipove, Aflatouni kaže da je ovaj dizajn već spreman za komercijalne primene i potencijalno bi mogao biti prilagođen za upotrebu u grafičkim procesorskim jedinicama (GPU-ima), čija je potražnja naglo porasla sa širokim interesovanjem za razvoj novih sistema veštačke inteligencije. “Mogu usvojiti platformu Silicijumske Fotonike kao dodatak,” kaže Aflatouni, “i onda biste mogli ubrzati obuku i klasifikaciju.”
Pored brže brzine i manje potrošnje energije, čip Enghete i Aflatounija ima i prednosti u pogledu privatnosti: pošto se mnoge računske operacije mogu odvijati istovremeno, neće biti potrebe za skladištenjem osetljivih informacija u radnoj memoriji računara, čineći budući računar pokretan takvom tehnologijom praktično neosvojivim. “Niko ne može hakovati nepostojeću memoriju da bi pristupio vašim informacijama,” kaže Aflatouni.
Ova studija je sprovedena na Školi za inženjering i primenjene nauke Univerziteta u Pensilvaniji i delimično je podržana grantom Kancelarije za naučna istraživanja Vazduhoplovstva SAD (AFOSR) u okviru Multidisciplinarne univerzitetske istraživačke inicijative (MURI) dodeljenog Engheti (FA9550-21-1-0312) i grantom Kancelarije za pomorska istraživanja SAD (ONR) dodeljenom Aflatouniju (N00014-19-1-2248).
Dodatni koautori uključuju Vahida Nikkhaha, Alija Pirmoradija, Farshida Ashtianija i Briana Edwardsa sa Penn Engineering.
Tekst je preuzet sa bloga Peen Engineering.
