Vedci z Pennsylvánskej univerzity tvrdia, že sa im podarilo vytvoriť optický čip, ktorý dokáže za 1 sekundu rozpoznať takmer 2 miliardy obrázkov. Tento vysokovýkonný čip, ktorý napodobňuje činnosť ľudského mozgu, pritom zaberá iba 9,3 mm². Na tému upozornil portál Tom’s Hardware.

Čip fungujúci podobne, ako ľudský mozog

Ako píšu experti v novej štúdii publikovanej v žurnále Nature, hlboké neurónové siete sa v dnešnej dobe používajú v rôznych odboroch, od oblasti umelej inteligencii známej ako počítačové videnie, až po diagnostiku v medicíne. V týchto neurónových sieťach sa pritom bežne implementujú procesory založené na tradičných mikroelektronických súčiastkach a drôtových vodičoch.

Výskumníci však vo svojej práci stavajú na čipe využívajúcom svetlo, respektíve fotóny namiesto elektrónov. Ako uvádza portál NewAtlas, základom tohto fotónového čipu je neurónová sieť, čo je výpočtový model zostavený na základe abstrakcie vlastností biologických nervových systémov.

Inak povedané, vzorom tohto výpočtového modelu je správanie odpovedajúce biologickým štruktúram, konkrétne tomu, ako ľudský mozog spracováva informácie. Neurónové siete sú tvorené uzlami, ktoré sú prepojené ako neuróny, pričom sa učia, respektíve trénujú podobným spôsobom ako ľudský mozog. Ich tréning v podstate prebieha na obrovskom množstve súborov a dát (napríklad obrázky, text alebo reč), ktoré súvisia s ich oblasťou nasadenia.

Takmer 2 miliardy obrázkov za sekundu

Ako sme spomínali, nový čip však nepracuje na princípe elektrických signálov, ale spracováva informácie vo forme svetla. Ako neuróny (uzly) využíva optické drôty, ktoré sú na seba poukladané vo viacerých vrstvách (pozn. redakcie: preto hlboká neurónová sieť). Každá z týchto vrstiev sa pritom špecializuje na určitý typ úloh.

Freepik

Presnejšie je tento nový čip určený na „klasifikáciu sekvencie ručne písaných znakov, ktoré vyzerajú ako písmena,“ píše portál InterestingEngineering. Čip má teda za úlohu rozpoznať a klasifikovať znaky, alebo symboly, ktoré svojim tvarom pripomínajú písmená.

Ukázalo sa, že optický čip dokáže klasifikovať každý jeden znak za 0,57 nanosekundy, čo znamená, že dokáže spracovať až 1,75 miliardy znakov (obrázkov) za sekundu. Inými slovami, rozpoznáva obrázky s frekvenciou 1,75 GHz.

Podľa dostupných informácií ide o vôbec prvú hlbokú neurónovú sieť implementovanú výhradne na integrovanom fotonickom zariadení, ktoré je navyše škálovateľné.

„V práci uvádzame integrovanú fotonickú hlbokú neurónovú sieť (PDNN), ktorá vykonáva subnanosekundovú klasifikáciu obrázku prostredníctvom priameho spracovania optických vĺn dopadajúcich na pole pixelov na čipe, keď sa šíria vrstvami neurónov,“ uvádzajú vedci v štúdii.

Ako píše portál IEEE Spectrum, na zaznamenanie a spracovanie vizuálnych informácií sa obraz premieta na pole o veľkosti 5 x 6 pixelov, pričom sa rozdelí na štyri navzájom prekrývajúce sa čiastkové obrázky (podobrázky) o veľkosti 3 x 4 pixely. Optické kanály potom tieto pixely nasmerujú do neurónov tohto zariadenia.

NEPREHLIADNI
Umelá inteligencia si vytvorila svoj vlastný tajný jazyk. Komunikuje textom a obrázkami

University of Pennsylvania

Pre porovnanie, konvenčná hlboká neurónová sieť so 190 neurónmi dosiahla na týchto obrázkoch presnosť 96 %. Predtým, ako dospeješ k unáhlenému záveru, máme pre teba ešte jednu podstatnú informáciu. Nový čip obsahuje iba 9 neurónov a je výrazne energeticky efektívnejší.

NEPREHLIADNI
Hráme sa s ohňom. Slovenskí vedci píšu, čoho sa máme báť najviac pri umelej inteligencii

Výhodou tohto čipu oproti konvenčným procesorom je aj to, že nedochádza ku konverzii optických signálov na elektrické, ale pracuje priamo s optickým signálom, vďaka čomu je extrémne rýchly. V ďalšom kroku vedci plánujú čip začať škálovať a prispôsobiť na spracovanie iných typov súborov a dát.