Полностью аналоговый фотоэлектронный чип, разработанный китайскими учеными из Университета Цинхуа. /Изображение предоставлено Университетом Цинхуа/

Пекин, 3 ноября /Синьхуа/ -- Китайские ученые из Университета Цинхуа разработали полностью аналоговый фотоэлектронный чип, который может обрабатывать задачи компьютерного зрения с большей скоростью и энергоэффективностью, чем существующие чипы.

Выводы исследовательской группы, которые обеспечивают альтернативу существующим технологиям, основанным на аналого-цифровом преобразовании, были опубликованы в журнале Nature.

Аналоговые и цифровые сигналы - это два типа сигналов, несущих информацию. В вычислительных задачах, основанных на зрении, таких как распознавание изображений и обнаружение объектов, сигналы из окружающей среды являются аналоговыми, и их нужно преобразовать в цифровые сигналы для обработки с помощью нейросетей искусственного интеллекта, представляющих себя системы, обученные распознавать закономерности и взаимосвязи в наборе данных. Однако аналого-цифровое преобразование требует много времени и энергии, что ограничивает скорость и эффективность работы нейросетей. Фотонные вычисления, использующие аналоговые световые сигналы, являются одним из наиболее многообещающих подходов к решению этой проблемы.

В новом исследовании ученые разработали интегрированный фотоэлектронный процессор, позволяющий использовать преимущества как света в виде фотонов, так и электронов, содержащихся в электрических токах, полностью аналоговым способом. Полученный результат называется "полностью аналоговым чипом, сочетающим электронные и световые вычисления", или ACCEL.

"Мы максимально проявили преимущества света и электричества при использовании полностью аналоговых сигналов, избежав недостатков аналого-цифрового преобразования и преодолев узкие места в энергопотреблении и скорости", - сказала исследователь из команды Цинхуа Фан Лу.

20 апреля 2021 года, члены исследовательской группы, разрабатывающей полностью аналоговый фотоэлектронный чип, позируют для групповой фотографии в Университете Цинхуа в Пекине. /Фото предоставлено Университетом Цинхуа/

Тесты показали, что ACCEL способен распознавать и классифицировать объекты со степенью точности, сравнимой с точностью цифровых нейросетей. Кроме того, он классифицирует изображения с высоким разрешением различных сцен повседневной жизни более чем в 3 000 раз быстрее и потребляет в 4 млн раз меньше энергии, чем первоклассный графический процессор.

Фан Лу отметила, что преимущество сверхнизкого потребления энергии поможет решить проблему нагрева, связанную с масштабированием чипов, и это, как ожидается, приведет к прорывам в будущем дизайне чипов.

Директор института информационных наук и технологий Университета Цинхуа Дай Цюнхай сказал, что на данный момент команда разработала только прототип чипа и будет работать над созданием чипа искусственного интеллекта общего назначения для более широкого спектра применений.