빛의 속도로 컴퓨팅하면 AI 훈련에 드는 에너지 비용도 줄어든다(제공: A. Angelica/DALL-E 3)

연구진에 따르면 실리콘 광자(SiPh) 칩은 컴퓨터의 처리 속도를 가속화하는 동시에 에너지 소비를 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 한다.

빛의 속도로 벡터 행렬 수학

빛을 사용하여 수학적 계산을 수행하기 위해 나노 규모에서 재료를 조작하는 네이더 엔게타(Nader Engheta) 교수의 선구적인 연구를 기반으로 하는 이 혁신은 벡터 행렬 곱셈을 수행하기 위한 플랫폼이다. 이는 오늘날의 AI 도구를 지원하는 컴퓨터 아키텍처인 신경망의 개발과 기능에 있어 핵심적인 수학적 연산이다.

Nature Photonics의 논문에서 엔게타의 그룹은 전기 및 시스템 공학 부교수인 피로즈 아플라투니(Firooz Aflatouni)의 그룹과 함께 새로운 칩의 개발을 설명한다. 그들은 균일한 높이의 실리콘 웨이퍼를 사용하는 대신 칩이 칩을 통한 빛의 전파를 제어하기 위해 높이의 변화를 사용한다고 설명한다. 이로 인해 빛이 특정 패턴으로 산란되어 칩이 빛의 속도로 수학적 계산을 수행할 수 있다.

GPU에서의 잠재적 사용

이 디자인은 잠재적으로 새로운 AI 시스템 개발에 대한 관심이 널리 퍼지면서 수요가 급증하고 있는 그래픽 처리 장치(GPU)에 사용하도록 조정될 수 있다.

더 빠른 속도와 더 적은 에너지 소비 외에도 많은 계산이 동시에 수행될 수 있으므로 민감한 정보를 컴퓨터의 작업 메모리에 저장할 필요가 없으므로 이러한 기술로 구동되는 미래의 컴퓨터는 사실상 해킹이 불가능하다.

이 연구는 펜실베이니아 대학교 공학 및 응용과학 대학에서 수행되었으며 미 공군 과학 연구실의 보조금을 일부 지원 받았다.

(AFOSR) 종합 대학 연구 이니셔티브(MURI) 및 미국 해군 연구소(ONR)의 지원자이다.