Dirbtinio intelekto (DI) pasaulyje jau seniai dominuoja galingi GPU, dažniausiai pažymėti „Nvidia“ logotipu. Tačiau Kinijos mokslininkai bando įrodyti, kad DI skaičiavimų ateitis gali būti kitokia ir paremta ne vien elektronika.
Jų kuriami lustai skaičiavimams naudoja šviesą ir tam tikrose užduotyse esą gerokai lenkia tradicinius sprendimus. Šio požiūrio esmė paprasta, duomenys keliauja ne kaip elektros krūvis, o kaip šviesos impulsai
Tai reiškia mažesnius nuostolius, mažiau šilumos ir itin mažas energijos sąnaudas. Kartu tokie lustai dažniausiai kuriami konkrečioms operacijoms, todėl jų greitis labiausiai atsiskleidžia siaurose užduotyse.
Vis dėlto tai dar nereiškia, kad „Nvidia“ laikai baigiasi, nes optiniai sprendimai turi ribų. Fotoniški lustai gali būti stulbinantys savo nišoje, bet prastai tinka universaliam darbui. Todėl realiausias scenarijus yra ne pakeitimas, o papildymas, kai skirtingos architektūros dirba kartu.
Skaičiavimai šviesos greičiu
Naujose sistemose vietoj tranzistorių, kurie valdo elektronų srautą, naudojami šviesos impulsai. Kadangi nėra elektroninio pasipriešinimo, mažėja šilumos išsiskyrimas ir energijos suvartojimas.
Tradiciniai GPU yra lankstūs ir patogūs programuoti, tačiau jų darbas reikalauja daug energijos, nes milijardai tranzistorių nuolat valdo elektrinius signalus. Fotoniški lustai veikia kitaip, šviesa keliauja per mikroskopinius kanalus ir optines struktūras.
Ten dėl interferencijos atliekamos sudėtingos matematinės operacijos analoginiu būdu ir beveik akimirksniu. Tokie sprendimai yra mažiau universalūs, bet dėl specializacijos gali būti itin greiti ir efektyvūs.
Tekste pabrėžiama, kad šiai technologijai nebūtinai reikia pačių moderniausių puslaidininkių gamyklų. Fotoniškus lustus galima gaminti naudojant senesnius ir pigesnius procesus, nes nereikalaujama itin smulkios kelių nanometrų litografijos. Tai teoriškai mažina barjerą gamybai ir leidžia greičiau plėsti eksperimentus.
„ACCEL“ ir „LightGen“ kaip du skirtingi keliai
Pirmasis lustas „ACCEL“ yra „Tsinghua“ universiteto mokslininkų darbas ir laikomas hibridiniu sprendimu. Jis jungia optinius ir elektroninius elementus, o jo stiprybė yra siaura specializacija, o ne universalumas.
Nurodoma, kad jis pasiekia 4,6 petaflopso našumą konkrečiose užduotyse, pavyzdžiui, atpažįstant vaizdus itin prastame apšvietime. Antrasis lustas „LightGen“ apibūdinamas kaip visiškai optinis ir sukurtas bendro „Tsinghua“ universiteto bei „Shanghai Jiao Tong“ universiteto konsorciumo.
Teigiama, kad jame yra daugiau nei 2 milijonai fotoninių neuronų analogų. Jo pagrindinė sritis yra generatyvinė grafika, vaizdų kūrimas, stilių perkėlimas, triukšmo šalinimas ir 3D grafikos manipuliacijos. Šiose konkrečiose užduotyse „LightGen“ gali būti šimtus kartų greitesnis už įprastą GPU ir sunaudoti tik dalį energijos.
Tačiau toks pranašumas pasiekiamas todėl, kad lustas sukurtas konkretiems veiksmams ir nėra skirtas plačiam skaičiavimo spektrui. Kitaip tariant, greitis čia perkamas universalumo sąskaita.
Taip pat skaitykite
Kodėl „Nvidia“ pozicijos kol kas saugios?
Tekste pabrėžiama, kad tai dar ne serverinių vaizdo plokščių eros pabaiga. Pagrindinė kliūtis yra tai, kad fotoniški lustai yra labai specializuoti ir sunkiai pritaikomi kitokiems skaičiavimams.
Jie netinka tokioms užduotims kaip kalbos modelių treniravimas ar plataus masto simuliacijos, kur reikalingas universalus, programuojamas našumas. Kitas svarbus aspektas yra ekosistema, nes „Nvidia“ turi „CUDA“, didžiulį programavimo įrankių, bibliotekų ir kūrėjų bendruomenės pagrindą.
Perėjimas prie fotoninių skaičiavimų reikštų naujos programinės aplinkos kūrimą nuo nulio, o tai yra sudėtinga ir brangu. Be tokios aplinkos sunku tikėtis masinio pritaikymo.
Todėl realistiškiausia kryptis yra hibridiniai sprendimai, kur tradiciniai GPU atliktų bendrąsias užduotis, o fotoniški akceleratoriai perimtų siauras, ypač reiklias vaizdo operacijas.
Tai galėtų mažinti energijos sąnaudas ir kaštus, nereikalaujant visiškai perrašyti visos programinės bazės. Apie tokį pritaikymą bus galima kalbėti rimčiau tada, kai šie lustai nustos būti prototipais ir taps paruošti komerciniam diegimui.
