Microcipurile electronice sunt esențiale în funcționarea lumii moderne. Acestea se regăsesc în laptopuri, telefoane mobile, automobile și aparate electrocasnice, contribuind decisiv la performanța acestor echipamente. Timp de ani de zile, producătorii au reușit să le facă tot mai rapide și eficiente, însă progresul tehnologic începe să încetinească.
Costurile tot mai ridicate de producție, complexitatea tehnologică și limitele impuse de legile fizicii reduc ritmul de dezvoltare, tocmai într-un moment în care cererea de putere de calcul este în creștere, alimentată de expansiunea inteligenței artificiale (AI).
În acest context, cipurile fotonice apar ca o alternativă promițătoare. Spre deosebire de cele electronice, acestea utilizează lumina (fotoni) în locul electricității (electroni) pentru procesarea și transmiterea informației. Avantajele sunt multiple: viteză mai mare, lățime de bandă extinsă și eficiență energetică superioară, datorită eliminării pierderilor cauzate de rezistența electrică și generarea de căldură.
Cipurile fotonice sunt, de asemenea, potrivite pentru multiplicări matriciale – un tip de operațiune matematică esențială în procesele AI. Cu toate acestea, integrarea lor în ecosistemul tehnologic actual ridică provocări importante.
Printre problemele întâmpinate se numără dificultatea de integrare cu sistemele electronice, necesitatea conversiei semnalelor luminoase în semnale electrice – un proces care poate reduce viteza – precum și faptul că multe dintre aceste cipuri funcționează pe bază de operații analogice, care pot afecta precizia calculelor. În plus, fabricarea la scară largă a circuitelor fotonice este încă limitată de precizia tehnologică disponibilă, iar dezvoltarea de software compatibil reprezintă o provocare suplimentară.
Două articole recente publicate în Nature oferă soluții importante pentru aceste obstacole. Unul dintre ele, semnat de Bo Peng și colegii săi de la compania Lightelligence din Singapore, introduce un nou tip de procesor pentru calcul fotonic, denumit Photonic Arithmetic Computing Engine (Pace). Acesta are o latență redusă și integrează peste 16.000 de componente fotonice, demonstrând că poate rezolva sarcini complexe într-un timp scurt și că este viabil pentru aplicații reale.
Cel de-al doilea studiu, coordonat de Nicholas Harris de la compania Lightmatter din California, descrie un procesor fotonic care a reușit să ruleze două sisteme AI cu un nivel de acuratețe comparabil cu cel al procesoarelor electronice clasice. Acest procesor a fost testat pe sarcini variate, de la generarea de text în stilul lui Shakespeare, la analiza recenziilor de filme și chiar jocuri video precum Pac-Man.
Ambele platforme demonstrează că tehnologia fotonică este scalabilă, cu potențial de aplicare la scară largă, chiar dacă unele limitări materiale și de inginerie rămân de depășit.
Conform autorilor, aceste sisteme reprezintă pași esențiali în direcția construirii unei generații noi de hardware capabil să susțină dezvoltarea rapidă a inteligenței artificiale. Pentru a valorifica pe deplin acest potențial, vor fi necesare îmbunătățiri suplimentare ale materialelor și arhitecturilor utilizate. Totuși, progresul recent arată că cipurile fotonice sunt tot mai aproape de a deveni o componentă centrală în infrastructura tehnologică a viitorului.
