加拿大魁北克省的拉瓦爾大學(Université Laval)科學家們開發出一款微型光學芯片,能以每秒 1,000 吉比特的速度傳輸數據,同時消耗的能量僅為傳統系統的一小部分。
該研究團隊隸屬於光學、光子學與激光中心(COPL),旨在解決人工智能系統(如 ChatGPT)對高能耗的需求,並開發出這款獨特且高效的光學芯片。
這款革命性的光子裝置厚度僅如一根頭髮,利用光而非電力作為數據傳輸的主要媒介。據報導,該芯片能以超高速度傳輸大量數據,達到每秒 1,000 吉比特,這一數字相較於目前最高僅為 56 吉比特的系統而言,標誌著一個重要的飛躍。
研究人員指出,這相當於在不到七分鐘的時間內傳輸 1 億本書籍,這正好是煮一杯咖啡所需的時間。
微型但潛力無限
該芯片利用光的相位(即其變化)來操作和傳輸信息,通過為信號添加這一新維度,研究人員實現了前所未有的性能水平。
拉瓦爾大學博士生 Alireza Geravand 解釋道:「我們的速度從 56 吉比特每秒跳升至 1,000 吉比特每秒。」
然而,速度只是其中的一部分。這款芯片的真正突破在於,它能在僅消耗四焦耳能量的情況下達到這一速度,這相當於加熱一毫升水 1.8 華氏度(1 攝氏度)所需的能量。
這一突破依賴於微環調製器,這些微小的環形裝置由硅製成,能夠操控光以編碼信息。系統使用兩對這些調製器,其中一對用於控制光的強度,另一對則用於調整其相位。
這種雙通道方法使得在更小的物理空間內實現更大的帶寬成為可能。Geravand 表示,這款芯片為人工智能數據中心提供了一個有前景的解決方案。
「以每秒 1,000 吉比特的速度,整個訓練數據集——相當於超過 1 億本書籍——可以在不到七分鐘內傳輸。」他補充道,「這大約是煮一杯咖啡所需的時間。」
未來展望
目前的數據中心依賴於數萬甚至數十萬的處理器,它們必須不斷通信,通常還需要長距離傳輸。儘管每個處理器僅幾毫米,但整體基礎設施迅速增長,所需的能量也隨之上升。
這位博士生強調:「最終形成的系統可能長達數公里。」他補充道,利用這項新技術,單位之間可以快速且高效地通信,彷彿它們僅相距幾米。隨著對人工智能需求的持續上升,這是一個巨大的優勢。
儘管這項技術仍在實驗室階段,但商業應用或許不遠。像 NVIDIA 這樣的公司已經開始使用微環調製器,儘管當前系統仍僅依賴於光強度。然而,該團隊的創新為功能性增添了一層新維度,將社會推向光速人工智能的邊緣。
「十年前,我們的實驗室為這項技術奠定了基礎。」Geravand 在一份聲明中表示,「今天,我們將其提升到下一個層次。或許在幾年內,行業將迎頭趕上,這項創新將進入現實世界。」
該研究已發表在《Nature Photonics》期刊上。
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