Yeni ultra kompakt ışık tabanlı çip, verileri ışık hızında işleyerek yüksek doğruluk sergiliyor

Yapay zeka modelleri giderek daha karmaşık hale geldikçe, geleneksel elektronik donanımlar bilgi işlem hızı ve enerji taleplerini karşılamakta zorlanıyor. Geleneksel bilgisayar çipleri, bilgiyi elektrik yüklü parçacıkları iterek işliyor; bu işlem doğası gereği önemli ölçüde ısı üretiyor ve ısı üretirken büyük miktarda güç gerektiriyor. Sydney Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bu bilgisayar darboğazının üstesinden gelmek için, matematiksel hesaplamaları ışık kullanarak gerçekleştiren ultra kompakt bir fotonik çip tasarladılar.

Araştırmacılar bu işlemciyi, ışık dalgalarının üç boyutlu alanlarda nasıl etkileşime girdiğini hassas bir şekilde haritalayan gelişmiş bilgisayar simülasyonları kullanarak tasarladılar. Bu tasarım yöntemi, her biri bir ışık dalga boyundan daha küçük olan küçük, fiziksel yapı taşlarını ayarlanabilir veri noktaları olarak kullanmalarını sağlıyor. Bu özel yaklaşım, milimetre kare başına yaklaşık 400 milyon parametrelik şaşırtıcı bir hesaplama yoğunluğu sağlıyor. Ortaya çıkan nano yapılar inanılmaz derecede küçüktür, sadece onlarca mikrometre genişliğindedir, bu da kabaca bir insan saçının genişliğiyle karşılaştırılabilir.

Işık bu karmaşık nano yapılardan geçerken, çipin fiziksel geometrisi makine öğrenimi için gerekli matematiksel işlemleri otomatik olarak gerçekleştiriyor. Tüm sistem fotonların hareketine bağlı olarak çalıştığından, hesaplamalar saniyenin trilyonda biri kadar bir sürede tamamlanıyor.

Prototipi doğrulamak için araştırma ekibi fotonik sinir ağına göğüs, meme ve karın taramaları da dahil olmak üzere 10.000'den fazla biyomedikal görüntüyü sınıflandırma görevi verdi. Sistem, fiziksel deneylerde yaklaşık %90, simülasyonlarda ise %99'a varan bir sınıflandırma doğruluğu elde etti. Araştırmacılar, yapay zeka yeteneklerini doğrudan nano ölçekli yapılara yerleştirerek, gelecekteki bilgi işlem altyapısının devasa çevresel ayak izini büyük ölçüde azaltabilecek, yüksek oranda ölçeklenebilir, enerji tasarruflu bir platform oluşturdular.