تیم‌هایی به رهبری محققان ایرانی، تراشه‌ای ساخته‌اند که از نور برای انجام محاسبات پیچیده‌ استفاده می‌کند.

محققان ایرانی دانشگاه پنسیلوانیا تراشه‌ی جدیدی ساخته‌اند که از امواج نور به‌جای الکتریسیته برای انجام محاسبات ریاضی مورد نیاز برای آموزش هوش مصنوعی استفاده می‌کند. این تراشه میتواند به طور قابل توجهی در سرعت کامپیوتر ها و هچنین باعث مصرف کم تر انرژی و در نتیجه کاهش هزینه ها میشود.

با توجه به رشد چشمگیر هوش مصنوعی ، خلاء کامپیوترهایی که بتوانند مجموعه‌های عظیم اطلاعات را به‌سرعت و به‌طور کارآمد پردازش کنند، احساس می‌شود؛ با‌این‌حال، سیستم‌های کامپیوتری فعلی که تکنولوژی ان ها از دهه‌ی ۶۰ میلادی تغییرات چندانی زیادی نداشته ضمن مصرف انرژی بسیار زیاد، بازدهی مناسبی ندارند.

کامپیوتر‌های کوانتومی که قوانین مکانیک کوانتوم را برای ساخت سیستم‌های قدرتمند و پربازده به کار می‌گیرند، با وجود پیشرفت‌های امیدوارانه، هنوز با چالش هایی مواجه اند و نیاز به زمان بیشتری برای تکمیل پروژه وجود دارد و در همین حین پژوهشگرانی از دانشگاه مهندسی پنسیلوانیا موفق به توسعه‌ی یک تراشه‌ی سیلیکون فوتونیکی (SiPh) شده‌اند که از امواج نور برای انجام محاسبات پیچیده مورد نیاز هوش مصنوعی بهره می‌برد.

پرفسور نادر انقطاع

طراحی این تراشه‌ی سیلیکون فوتونیکی، اولین موردی است که تحقیقات پیشگامانه‌ی پروفسور نادر انقطاع (از پیشتازان نانوفناوری و برنده‌ی مدال بنجامین فرانکلین) را با پلتفرم SiPh که از سیلیکون (ماده‌ای ارزان و فراوان برای تولید انبوه تراشه‌) استفاده می‌کند، ترکیب می‌کند. تحقیقات دکتر انقطاع در زمینه‌ی دستکاری مواد در مقیاس نانو برای انجام محاسبات پیچیده ریاضی با استفاده از نور (سریع‌ترین روش انتقال اطلاعات) انجام گرفته‌اند.

گروه انقطاع به همراه گروه فیروز افلاطونی، دانشیار مهندسی برق و سیستم در دانشگاه پنسیلوانیا، در مقاله‌ای در مجله‌ی نیچر فوتونیکز، درباره‌ی توسعه‌ی این تراشه جدید توضیح داده‌اند. انقطلاع با اشاره به تجارب گروه تحقیقاتی افلاطونی در زمینه‌ی دستگاه‌های سیلیکونی در مقیاس نانو می‌گوید: «ما تصمیم گرفتیم نیروهای خود را با هم ترکیب کنیم.»

هدف این دو گروه پیشرو، توسعه‌ی پلتفرمی برای انجام عملیات «ضرب ماتریس در بردار» بود؛ یک عملیات ریاضی کلیدی در توسعه و عملکرد شبکه‌های عصبی که هسته‌ی تمامی ابزارهای هوش مصنوعی امروزی است.

دکتر فیروز افلاطونی (سمت چپ تصویر)

انقطاع درباره‌ی عملکرد این تراشه‌ی انقلابی می‌گوید: «به‌جای استفاده از ویفر سیلیکونی با ارتفاع یکنواخت، سیلیکون را نازک‌تر می‌کنید، مثلاً ۱۵۰ نانومتر، اما فقط در مناطقی خاص». این تغییرات در ارتفاع -بدون نیاز به هیچ ماده‌ی دیگری- وسیله‌ای برای کنترل انتشار نور از طریق تراشه را فراهم می‌کند، سپس این تغییرات ارتفاع را می‌توان به گونه‌ای توزیع کرد که نور در الگوهای خاصی پراکنده شود و به تراشه امکان انجام محاسبات ریاضی را با سرعت نور اعطا کند.

به‌گفته‌ی افلاطونی، این کار هم‌اکنون برای کاربردهای تجاری آماده‌ است و می‌تواند به‌طور بالقوه برای استفاده در واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) -که با علاقه‌ی گسترده به توسعه‌ی سیستم‌های هوش مصنوعی جدید، تقاضا برای آن‌ها به‌طور چشم‌گیری افزایش یافته است- تطبیق داده شود.

افلاطونی می‌گوید: «آن‌ها می‌توانند پلتفرم سیلیکون فوتونیکی را به‌عنوان یک افزونه در نظر بگیرند و سپس [به‌وسیله‌ی آن] آموزش و طبقه‌بندی [شبکه‌های عصبی] را سرعت ببخشند.»

علاوه بر سرعت بالاتر و مصرف انرژی کمتر، تراشه‌ی انقطاع و افلاطونی در زمینه‌ی امنیت نیز از پیشگامان است؛ از آنجا که در این تراشه محاسبات به‌طور همزمان انجام می‌شوند، دیگر نیازی به ذخیره‌ی اطلاعات حساس در حافظه‌ی کاری کامپیوتر نیست، بنابراین سیستم‌های مجهز به چنین فناوری، عملاً غیرقابل هک می‌شوند.

دکتر افلاطونی در این باره می‌گوید: «هیچ‌کس نمی‌تواند برای دسترسی به اطلاعات شما، حافظه‌ای را که وجود ندارد، هک کند.»

از دیگر نویسندگان مقاله‌ درباره‌ی این تراشه‌ی سیلیکون فوتونیکی، می‌توان به وحید نیکخواه، علی پیرمرادی، فرشید آشتیانی و برایان ادواردز اشاره کرد.