高性能计算的“带宽瓶颈”在新一代光子芯片上被突破
发布时间：2023-07-05 12:38:38 所属栏目：外闻 来源：
导读：美国哥伦比亚大学工程学院研究者展示了一种新型节能芯片,它在最新一期的自然光子学上亮相，可通过连接节点的光纤电缆传输大量数据。该芯片不需要使用多个激光器来产生不同波长的光，而只需要一个激光器来产生数百个不
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美国哥伦比亚大学工程学院研究者展示了一种新型节能芯片,它在最新一期的自然光子学上亮相，可通过连接节点的光纤电缆传输大量数据。该芯片不需要使用多个激光器来产生不同波长的光，而只需要一个激光器来产生数百个不同波长的光，这些光可同时传输独立的数据流。 运行大型语言模型等人工智能程序的数据中心和高性能计算机，它们在节点之间传输的数据量是造成当前“带宽瓶颈”的根源，其限制了这些系统的性能和扩展。 这些系统中的节点可相距一公里以上。由于金属线在高速传输数据时会将电信号以热量的形式耗散，因此这些系统通过光纤电缆传输数据。不幸的是，当信号从一个节点发送到另一个节点时，在将电数据转换为光数据（然后再转换回来）的过程中浪费了大量能量。 新研发的毫米级系统采用了波分复用和克尔频率设备，在输入端接收单色光，并在输出端产生许多新颜色的光。这些设备是光通信的理想来源，对每种颜色的光，人们可编码独立的信息通道，并通过单根光纤传播它们。这一最大化突破可用于让系统在理论上不需要消耗更多电池的能源的情况下源源不断地传输更多的数据。 团队设计了一种新颖的光子电路架构，允许每个通道单独编码数据，同时对相邻通道的干扰最小。在实验中，研究人员成功地以每秒16吉字节的速度传输32种不同波长的光，单光纤总带宽为512吉字节/秒，传输1万亿比特数据中的错误率不到1比特——达到令人难以置信的高水平的速度和效率。传输数据的硅芯片尺寸仅为4毫米×1毫米，而接收光信号并将其转换为电信号的芯片尺寸仅为3毫米×1毫米，两者都比人类的指甲还小。 该成果展示了一条可行的途径，既可大幅降低系统能耗，又能将计算能力提高几个数量级，从而使人工智能应用程序以指数级速度持续增长，并对环境影响最小。在这个领域，我们已经看到了许多令人兴奋的进展，包括谷歌的tensorflow、微软的keras以及亚马逊的alexa语音助手。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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