Zachránia AI pred energetickým kolapsom? Nový objav mení fotonické čipy na nepoznanie
Každú sekundu preletia svetom miliardy e-mailov, videí z TikToku a dopytov na umelú inteligenciu. Tieto dáta cestujú globálnymi optickými sieťami vo forme svetelných impulzov. Prechádzajú cez miniatúrne komponenty zvané fotonické čipy, ktoré svetlo usmerňujú a spájajú, aby zabezpečili rýchly prenos informácií. Napriek obrovskému pokroku však narážajú na vážny technologický strop – zložitejšie operácie, ako je zosilňovanie či konverzia signálu, stále nedokážu spracovať čisto opticky.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneAk chce dnešný hardvér s týmito signálmi pracovať, musí ich najskôr premeniť zo svetla (fotónov) na elektrinu (elektróny), spracovať ich a následne opäť premeniť na svetlo. Tento neustály kolobeh premeny so sebou prináša obrovské energetické straty a produkuje masívne množstvo odpadového tepla, ktoré servery doslova spaľuje zvnútra.
Tím pod vedením profesora inžinierskej fyziky Stéphana Kéna-Cohena z Polytechnique Montréal však prišiel s riešením, ktoré by mohlo súčasnú architektúru kompletne prekopať. Ako ukázali najnovšie zistenia publikované vo vedeckom časopise Science Advances, kľúčom k úspechu je integrácia nového typu organického materiálu priamo na kremíkové čipy. Ten umožňuje spracovávať svetelné signály priamo, čím odpadá nutnosť energeticky náročnej konverzie.
Zázračná molekula, ktorá sa uprace sama
Celý prelom sa točí okolo organickej molekuly s krkolomným názvom triphenylamine–dicyanoquinoxaline (skrátene TPA-QCN). Tento materiál sa vyznačuje takzvanou druhostupňovou nelineárnou optickou odozvou. Zjednodušene povedané, umožňuje svetelným lúčom vzájomne interagovať priamo počas ich prechodu materiálom. Vďaka tomu dokáže čip svetelný signál priamo modulovať či zosilňovať bez toho, aby sme ho museli „prekladať“ do reči elektrónov.
Kremík, hoci je kráľom dnešnej elektroniky, má v oblasti optiky zásadné limity. Chýbajú mu prirodzené vlastnosti, ktoré by umožnili svetelným vlnám priamo interagovať a meniť svoju frekvenciu bez pomoci vonkajších faktorov. Práve preto je integrácia organických materiálov ako TPA-QCN takým obrovským míľnikom pre budúcnosť mikročipov.
Najväčšie kúzlo však spočíva v spôsobe, akým sa tento materiál nanáša. Výskumníci použili metódu vákuového naparovania, kedy sa na kremíkovú doštičku nanesie ultratenký film. Počas tohto procesu sa molekuly neusporiadajú chaoticky, ale spontánne prijmú jednotnú, preferovanú orientáciu.
Výroba bez komplikácií a nízke náklady
Tento proces samousporiadania môže znieť ako nezaujímavý detail, no z fyzikálneho hľadiska robí obrovský rozdiel. Doteraz totiž integrácia podobných nelineárnych materiálov vyžadovala zložité, drahé a technologicky rizikové postupy. Výrobcovia čipov sa navyše obávali, že pridávanie organických vrstiev by mohlo narušiť citlivé výrobné linky, ktoré vyžadujú extrémne čisté prostredie a presne definované teplotné cykly.
Kanadský tím však demonštroval, že ich metóda nanesenia filmu pomocou vákuového odparovania nielenže prebieha pri nízkych teplotách, ale nevyžaduje si ani žiadne dodatočné kroky, čím sa minimalizujú náklady. Nová metóda je tak plne kompatibilná so súčasnými štandardmi v polovodičovom priemysle, čo otvára cestu k rýchlemu nasadeniu do reálnej produkcie.
Podobne ako nová sodíková batéria, ktorá prepisuje pravidlá energetiky a bezpečnosti, aj tento optický prielom ukazuje, že cesta k udržateľnej technologickej budúcnosti nevedie cez neustále zväčšovanie existujúcich systémov, ale cez inteligentnejšiu prácu s materiálmi na mikroskopickej úrovni.
AI je príliš hladná, starý hardvér nestíha
Prečo je tento objav taký dôležitý práve v týchto rokoch? Odpoveďou je masívny rozmach generatívnej umelej inteligencie. Zatiaľ čo bežné internetové vyhľadávanie spotrebuje minimum energie, trénovanie a prevádzka pokročilých AI modelov vyžadujú nepretržitú a extrémne rýchlu výmenu dát medzi tisíckami procesorov v dátových centrách.
Každá takáto výmena znamená ďalšie a ďalšie konverzie signálu zo svetla na elektrinu a späť. Energetická stopa týchto procesov začína rásť raketovým tempom. Moderné AI akcelerátory, ako napríklad najnovšie verzie čipov Google TPU, prenášajú také obrovské objemy dát, že samotný presun informácií svetelnými káblami sa stáva hlavným energetickým úzkym hrdlom moderných superpočítačov.
Aby vedci demonštrovali reálnu silu svojho konceptu, navrhli integrované zariadenie, ktoré dokázalo premeniť infračervené svetlo používané v telekomunikáciách na viditeľné červené svetlo priamo na čipe. Ide o jasný dôkaz, že technológia funguje a dokáže manipulovať so svetlom za chodu. Ak sa podarí tieto funkcie integrovať do komerčných čipov, čaká nás revolúcia, ktorá zachráni dátové centrá pred energetickým kolapsom a umožní ďalší bezproblémový rast AI bez toho, aby sme kvôli jej napájaniu museli stavať desiatky nových elektrární.
Výskum revolučných optických čipov v Kanade
Čítajte viac z kategórie: Umelá inteligencia / AI
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Najväčšie obavy sa napĺňajú, Anthropic upozorňuje na klonujúcu sa AI mimo dátových centier

Dôchodky Slovákov môžu naraziť na veľký problém. AI ľudí nahrádza, odvody však neplatí

Zákazy obišla, akoby nič. Umelá inteligencia si spravila falošný prehliadač a pokúsila sa o niečo desivé

Slováci vytvorili AI videoklip a uspeli s ním až Hollywoode. Stačilo im na to len 300 dolárov

Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Streľba pri Freshmarkete v Bratislave: Polícia zadržala dve podozrivé osoby a zaistila strelnú zbraň
PREMIUMČistiarne Slovákov fungujú od Karibiku až po Maurícius: „Roky sme všetky zarobené peniaze vracali späť do firmy“

Oski Barami pre Startitup: Mesiac v USA ma vyjde na 20-tisíc eur. Prezradil, aká je pravda o faktúrach od politikov

16 eur za celodenný skipas. Slováci môžu u susedov lyžovať lacnejšie, pozri si veľký prehľad cien

Čínske autá chcú úplne zakázať: Automobilky bijú na poplach, hovoria o špehovaní
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Brusel zavádza novinku pre e-biky aj kolobežky. Zmenu pocítia aj Slováci a poriadne zamieša trhom
- Číňania posunuli hranice elektromobility. Ich nový pohon dokáže niečo, čo bežný motor nezvládne
- Benzínovým motorkám môže odzvoniť skôr, než si myslíme. Nezničia ich zákazy, ale nečakaný trend
- Ešte ani neprišiel do kín a už láme rekordy. Akčný film roka vyvolal vo svete šialenstvo
- Najvzdialenejšia sonda ľudstva prestala odpovedať. Po 48 hodinách prišlo veľké prekvapenie
-
- Brusel zavádza novinku pre e-biky aj kolobežky. Zmenu pocítia aj Slováci a poriadne zamieša trhom
- Číňania posunuli hranice elektromobility. Ich nový pohon dokáže niečo, čo bežný motor nezvládne
- Benzínovým motorkám môže odzvoniť skôr, než si myslíme. Nezničia ich zákazy, ale nečakaný trend
- Slovenskí vedci sú blízko k vyriešeniu drahého problému energetiky. Pomôcť má materiál tenší než vlas
- Nový akčný film práve dorazil online aj s dabingom. Svet v ňom ovládli monštrá
-
- Rusi posilňujú svoj vplyv v Afrike. Kľúčovému štátu dodajú stíhačky Su-35 a obávané systémy
- Ukrajinci vyvinuli vlastného rivala pre Patriot. Čakajú už len na Európu
- Zničí mesto na vzdialenosť 8 300 kilometrov. Rusko otestovalo nebezpečnú zbraň
- Pokorí 8 000 km a unesie jadrové strely. Na čínskom bombardéri sa objavila záhadná výbava
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Streľba pri Freshmarkete v Bratislave: Polícia zadržala dve podozrivé osoby a zaistila strelnú zbraň
PREMIUMČistiarne Slovákov fungujú od Karibiku až po Maurícius: „Roky sme všetky zarobené peniaze vracali späť do firmy“

Oski Barami pre Startitup: Mesiac v USA ma vyjde na 20-tisíc eur. Prezradil, aká je pravda o faktúrach od politikov

16 eur za celodenný skipas. Slováci môžu u susedov lyžovať lacnejšie, pozri si veľký prehľad cien




