Чипы Lightmatter считают с помощью света вместо электричества

Как свет выполняет умножение матриц

В нейросети множество операций сводится к умножению матрицы на набор чисел. Например, слой модели одновременно применяет тысячи весов — коэффициентов, задающих, как входные данные влияют на результат. Именно такие повторяющиеся вычисления фотонный чип Lightmatter переносит в свет.

Числа кодируют в свойствах лазерных сигналов, а затем направляют их по кремниевым волноводам — узким каналам, по которым свет проходит внутри чипа. Сигналы пересекаются в специально устроенной оптической схеме: их сочетание формирует результат матричного умножения. Вместо того чтобы гонять электрический ток через множество транзисторов, система использует распространение и взаимодействие световых волн.

Почему это может экономить энергию

Оптическая часть вычисления не требует переключать транзисторы для каждой операции и потому может выделять меньше тепла. Это важно для ИИ-ускорителей: чем больше вычислений выполняется одновременно, тем сложнее отводить тепло и тем больше энергии уходит не на саму задачу, а на питание и охлаждение оборудования.

Но фотонный чип — не компьютер, работающий исключительно на свете. Данные обычно нужно подготовить электроникой, преобразовать в оптические сигналы, а результат снова считать электронными схемами. Лазеры и преобразователи тоже требуют энергии. Поэтому преимущество зависит от того, насколько эффективно устроен весь путь данных, а не только оптическая операция.

Почему важен гибридный подход

Свет особенно удобен для выполнения больших однотипных операций параллельно, но память, управление и часть других задач по-прежнему проще поручить электронным компонентам. В практической системе фотонный блок может стать специализированным ускорителем внутри более крупного вычислительного комплекса.

Такой подход не устраняет энергозатраты ИИ, но меняет место, где они возникают: вместо того чтобы заставлять транзисторы выполнять каждое умножение, часть тяжёлой работы выполняет оптическая схема. Чем чаще задача сводится к крупным матричным операциям, тем больше шансов, что свет даст заметную экономию.