Kun tekoälyn energianhimot muuttuvat kriisiksi, NTT Research panostaa valoon

NTT Researchin Physics & Informatics Lab -tutkimuslaitoksen johtajan vaihdos, joka ilmoitettiin tänään, 15. huhtikuuta 2026, tapahtuu ratkaisevassa vaiheessa – kun valokuituinen laskenta on merkittävää kuin koskaan aiemmin.

NTT Research – Silicon Valleyyn sijoittunut japanilaisen telekommunikaatiojätti NTT:n tutkimusosasto – ilmoitti, että tohtori Tetsuomi Sogawa tulee olemaan uusi johtaja Physics & Informatics (PHI) Lab -laitokselle 1. toukokuuta alkaen, seuraten perustajajohtaja tohtori Yoshihisa Yamamoton, joka eläköityy sen jälkeen, kun hän on rakentanut Sunnyvaleen, Kaliforniaan sijoittuvan laboratorion yhdeksi maailman arvostetuimmista valokuituisten tietokoneiden tutkimuskeskuksista.

Ilmoitus tehtiin Upgrade 2026 -tutkimus- ja innovaatiokonferenssissa, joka järjestetään 15.-16. huhtikuuta Silicon Valleyssä.

“PHI Lab -tutkimus, joka on saavuttanut hyvän vauhdin viimeisen seitsemän vuoden aikana, tulee pääasiassa jatkumaan samalla linjalla makrotasolla. Tohtori Sogawan vahvan tutkimushallinnon taustan ansiosta odotan, että PHI Lab -tutkimus kiihtyy uuden johdon alla”, sanoi NTT Researchin presidentti ja toimitusjohtaja Kazu Gomi Upgrade 2026 -konferenssin avajaisissa.

Nimitys tapahtuu, kun tekoälyteollisuus kohtaa syvenevän energiakriisin. Kansainvälinen energia-agentuuri arvioi nyt, että maailmanlaajuinen tietokeskuksien sähkönkulutus ylittää 1 000 TWh:n vuoden 2026 loppuun mennessä – määrä, joka vastaa Japanin koko vuotista sähkönkulutusta.

“PHI Lab -tutkimuksen fokus on käyttää fysiikkaa – yksinkertaisesti sanottuna – korvaamaan digitaalisen laskentapohjan, josta kaikki ovat tietoisia, uusilla fysiikkaan perustuvilla laskentapohjilla. Yksi helpoimmista asioista, joita voit kuvitella, on optiikkaan perustuvat kvanttitietokoneet”, Gomi lisäsi.

Yhdysvaltain tietokeskukset yksinään kuluttivat 183 terawattituntia sähköä vuonna 2024, mikä vastaa yli 4 % maan koko sähkönkulutuksesta – noin sama kuin koko Pakistanin vuotuinen sähkönkulutus – ja tämä määrä on arvioitu kasvavan 133 %:lla vuoteen 2030 mennessä.

Tähän kriisiin astuu Sogawa, tutkija, joka on viettänyt yli kolme vuosikymmentä NTT:n perustutkimusosastolla kehittäen valokuituista teknologiaa, jonka NTT uskoo voivan toimia rakenteellisena vaihtoehtona energianhimuiselle piilaskentaan.

Hänen tehtäväkseen on Gomin sanojen mukaan “tuo valokvanttiteknologiat laboratoriosta todellisuuteen”.

Perustajan aikakausi päättyy

Yamamoto ei ole tavallinen lähtevä johtaja; hän uranuurtaja valokuituisten tietoliikenneyhteyksien ja valovoimistin toistimien tutkimuksessa 1970- ja 1980-luvuilla, ja myöhemmin hän kehitti Coherent Ising Machine (CIM) – erityistarkoituksiin suunnitellun valotietokoneen, joka on suunniteltu ratkaisemaan erittäin monimutkaisia yhdistelmäoptimoimisongelmia. Hänen uransa seuraa modernin fotonikan historiaa, ja laboratorio, jonka hän on rakentanut, heijastaa sitä syvyyttä.

Lisäksi lähtevän johtajan kunniamerkkejä ovat Charles Hard Townes -mitali, IEEE PS Quantum Electronics -palkinto, Okawa-palkinto ja Japanin hallituksen myöntämä Purple Ribbon -mitali.

Vuodesta 2019 lähtien PHI Lab on julkaissut yli 150 tutkimusartikkelia, joista viisi on ilmestynyt Naturessa, yksi Science -lehdessä ja kaksikymmentä Naturen sisarjulkaisuissa – merkittävä julkaisutahti mille tahansa tutkimuslaitokselle, etenkin yhtiön omistamalle.

Sogawan nimitys ei ole pelkästään henkilöstövaihdos – se on sukupolvenvaihdos, jossa viesti on valoa käyttävä laskenta sähköisten elektronien sijaan.

Energiaseinä

Ymmärtääkseen, miksi tämä nimitys on merkittävä tutkimusyhteisön ulkopuolella, on hyvä tarkastella, mitä piilaskentaan perustuva tekoälyinfrastruktuuri on tehnyt maailmanlaajuisiin sähköverkkoihin vain muutamassa vuodessa.

Vuoden 2025 lopussa tekoälytietokeskukset käyttivät noin 29,6 gigawattia tehoa maailmanlaajuisesti – vastaava määrä kuin New Yorkin osavaltion huippusähkönkulutus. Samalla Stanfordin yliopiston tekoälyindeksi 2026 raportoi, että maailmanlaajuinen tekoälylaskentakapasiteetti on kasvanut noin 3,3-kertaisesti vuodessa, mikä ajaa hallitukset ja teknologiayritykset etsimään uusia energianlähteitä.

Kuten Tech Insiderin mukaan, Microsoft on allekirjoittanut 2 gigawatin ydinvoimayhteistyön; Amazon on hankkinut laajamittaisen aurinkoenergian Texasiin; ja kuitenkin, Virginian verkkoyhtiöt – maailman suurimman tietokeskusten markkinan koti – ovat antaneet virallisia varoituksia kapasiteetista vuoteen 2028 asti, ja Pohjois-Virginia on käytännössä lopettanut uudet tietokeskuksien lupahakemukset.

Perusongelma on laitteisto: vuosien 2021 ja 2024 välillä tietokeskusten hyllyyksikön keskimääräinen teho tiheys kasvoi yli kaksi kertaa. Vuodesta 2025 lähtien tekoälykiihdyttimien, kuten NVIDIA GB200 Superchipin, kaupallinen käyttöönotto on ajanut hyllyyksikön tiheyden yli 50 kW ja jopa yli 100 kW joissakin tapauksissa – mikä tekee perinteisen ilmajäähdytyksen vanhentuneeksi ja edellyttää siirtymistä tehokkaampiin jäähdytysjärjestelmiin.

Kaiken kaikkiaan perinteinen CMOS-pohjainen laskenta lähestyy skaalautumisrajojaan ja kamppailee täyttämään nämä valtavat vaatimukset hiilineutraalilla tavalla, korostaen vaihtoehtoisen laitteiston tarpeen. Valolaskenta on kuitenkin nousussa lupaavana vaihtoehtona energiatehokkaiden laskentamahdollisuuksiensa ansiosta valotaajuusalueella, Naturen tutkijoiden mukaan.

Kysymys on, voivatko fotoniset ratkaisut siirtyä lupaavista vaihtoehdoista käyttöön otettavaksi infrastruktuuriksi tarpeeksi nopeasti, jotta se olisi merkittävää.

Mitä PHI Lab -laitos tekee

PHI Lab -laitoksen työ sijoittuu kvanttitieteen, neurotieteen ja fotonikan risteykseen – epätavallinen yhdistelmä, joka heijastaa vakaumusta, että seuraava laskentaparadigma ei muistuta nykyistä.

Kaksi tutkimuksen lanka on erityisen keskeistä laitoksen identiteetille ja kaupalliselle merkitykselle: CIM ja ohutkalvoinen litiumniobaatti (TFLN).

Toisin kuin nykyiset tietokoneet, jotka ratkaisevat ongelmat yksi kerrallaan, CIM käyttää valoparametrinen oskillaattorien verkkoa ratkaisemaan kaiken kerran, mikä tekee siitä soveltuvan laskelmille, joissa on suuri määrä muuttujia – sellaisia, jotka muodostavat lääkekehityksen, logistiikan optimoinnin ja rahoitusmallinnuksen perustan.

Tutkimus on osoittanut, että kokeellinen CIM saavutti monimutkaisen optimointiongelmien benchmark-kohteen 70 mikrosekunnissa, kun taas nykyaikainen CPU vaati 2,1 millisekuntia saavuttaakseen saman kohteen – noin 30-kertainen nopeus, ilman merkittävää tehonkulutusta.

Toisaalta TFLN:n epälineaariset ominaisuudet avaavat uusia mahdollisuuksia, kun piirilevyjen rajoitukset tulevat ilmi: kun CIM aiemmin käytti laboratoriopöytien tilaa, TFLN-piirit mahdollistavat koko koneen optisen rakenteen sijoittamisen yhdelle fotoniprosessorille.

Joulukuussa 2025 PHI Lab julkaisi tulokset, jotka osoittivat, että litiumniobaattipohjainen valoaaltojen ohjain tarjosi noin 10 000 ohjelmoitavaa avaruutta ja pystyi suorittamaan kaiken valon neutral network -inferenssin yhdellä kertaa.

“Laite on ensimmäinen laatuaan, joka mahdollistaa meille piirtää minkä tahansa haluamme optisen piirin ja piirtää sen silmänräpäyksessä”, totesi Martin Stein, post doc -tutkija NTT Researchissa.

Erilliseksi MIT:n ja PHI Lab -tutkijoiden julkaisema tutkimus optisesti ohjatusta syvän neuroverkon arkkitehtuurista osoitti, että asiakkaan puoleinen energiankulutus voisi laskea kolme kertaa verrattuna nykyisiin digitaalisiin puolijohdeosiin.

Soihtu kantaja

Sogawa liittyi NTT Basic Research Laboratoriesiin vuonna 1991, työskennellen puolijohteiden kvanttitilojen parissa, ja eteni organisaatiossa – nimitettiin NTT-BRL:n johtajaksi vuonna 2013, sitten NTT Science and Core Technology Laboratory Groupin johtajaksi vuonna 2018, juuri siinä osastossa, jossa monet IOWN:n perusteknologioista kehitettiin ensin.

IOWN – NTT:n Innovative Optical and Wireless Network -aloite on yhtiön pitkän aikavälin veto, että tulevaisuuden tietoliikenne-infrastruktuuri tulee olemaan valopohjainen, ei elektroninen. NTT sanoo, että sen IOWN-valofotoninen alusta voi vähentää tietoliikenneverkkojen energiankulutusta sataanosaan nykyisestä, samalla kun se lisää tietokapasiteettia ja vähentää viiveitä.

NTT on nyt yhteistyössä piirilevyvalmistaja Broadcomin ja muiden kanssa kaupallistamaan toisen sukupolven valo-sähköisen yhdistämisen kytkimiä vuonna 2026, ja tiekartassa on optinen internetyhteys vuonna 2028 ja piirien sisäinen yhteys vuonna 2032.

Sogawa oli keskeinen tekijä tehdäkseen tämän tiekartan teknisesti uskottavaksi, erityisesti työskennellessään ultra-alhaisen tehon valotransistoreiden parissa fotonikristalleja käyttäen. Hän toimii myös Japanin kolmannen Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program (SIP3) -ohjelman ohjelmajohtajana, jonka tehtävänä on nimenomaan kääntää akateeminen tutkimus käytännön innovaatioiksi – täsmälleen se aukko, jonka PHI Lab on nyt paineessa sulkeakseen.

“Uraani on rakentunut vahvasti uskoon, että todella merkittävä tekninen innovaatio alkaa ideasta – teoriasta, jota voidaan periaatteessa testata, parantaa ja testata uudelleen ajan myötä”, Sogawa sanoi ilmoituksessa. Hän kutsui PHI Labia “tämän uskon ilmentymäksi” ja kiitti Yamamotota siitä, että hän oli tarkkaan koonnut ja kasvattanut tiimin.

Japanin laajempi peli

Sogawan nimitys sopii myös laajempaan geopolitiikkaan. Japani etenee huoneenlämpötilan kvanttilaskentastrategialla, joka perustuu valoon sähkön sijaan – kuvaten sitä yksinkertaisemmaksi ja energiatehokkaammaksi reitiksi, kun Yhdysvallat ja Kiina rakentavat yhä monimutkaisempaa laitteistoa, joka riippuu syvän kryo-jäätymisen ja eksoottisten materiaalien varastosta.

NTT, yhteistyössä kvanttikehittäjä OptQC:n kanssa, asettaa valofotoniikan teknologiat kaupallisten kvantti-alustojen poluksi, jotka voivat skaalautua ilman nykyisten järjestelmien raskasta infrastruktuuria.

Sogawan nimityksen, IOWN:n kaupallistamisen aikataulun ja Japanin kansallisen innovaatioagendaan sopiminen ei ole sattumaa; NTT asettaa itsensä maailmanlaajuisen standardoijaksi tietokoneiden siirtymisessä, jonka se uskoo olevan välttämätön – ja PHI Lab on sen näkyvin tutkimusrintama tässä pyrkimyksessä.

Mitä seuraavaksi?

Sogawan välittömänä tehtävänä on syventää laitoksen tutkimusta lineaarisista ja epälineaarisista fotonisista laitteista ja lisätä yhteistyötä NTT:n kansainvälisen tutkimusverkoston kanssa siirtämällä perustutkimusta kohti todellista käyttöönottoa.

Aikakaudella, jolloin tekoälyyritykset allekirjoittavat ydinvoimakauppoja vain pitääkseen tietokeskuksensa toiminnassa, valolaskennan tarjous – nopeampi, viileämpi, radikaalisti energiatehokkaampi – on siirtynyt akateemisesta utopiasta todelliseen teolliseen kiireellisyyteen.

PHI Lab Yamamoton johdolla rakensi tieteellisen uskottavuuden. Sogawan johdolla paine on muuttaa se maailmaa, johon voit todella kytkettyä.