Ricercatori sviluppano il processore neuromorfico più potente del mondo per l’AI

In quello che rappresenta un grande passo avanti nel campo dell’intelligenza artificiale (AI), un team internazionale di ricercatori guidato dalla Swinburne University of Technology ha sviluppato il processore neuromorfico più potente del mondo per l’AI. Funziona a un ritmo sorprendente di oltre 10 trilioni di operazioni al secondo (TeraOps/s), il che significa che può elaborare dati su larga scala.

Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature.

Guidato dal professor David Moss della Swinburne, dal dottor Xingyuan Xu e dal professore Arnan Mitchell della RMIT University, il team ha accelerato la velocità di calcolo e la potenza di elaborazione. Sono stati in grado di creare un processore neuromorfico ottico in grado di funzionare oltre 1.000 volte più veloce di qualsiasi altro precedente. Il sistema può anche elaborare immagini su larga scala, il che è importante per il riconoscimento facciale, poiché i precedenti processori ottici hanno fallito in questo senso.

Il professor Moss è il direttore del Centro di scienze ottiche della Swinburne e è stato nominato uno dei migliori ricercatori australiani nel campo della fisica e della matematica nel campo dell’ottica e della fotonica da The Australian.

“Questo risultato è stato ottenuto con ‘micro-comb ottici’, come il nostro record di velocità di dati internet riportato a maggio 2020”, ha detto.

Altri processori e micro-comb di alta qualità

 I migliori processori elettronici come il Google TPU possono funzionare oltre 100 TeraOps/s. Tuttavia, richiedono decine di migliaia di processori paralleli, mentre il sistema ottico del team si basa su un solo processore. Ciò è stato possibile utilizzando una nuova tecnica che prevede l’interleaving simultaneo dei dati nel tempo, nella lunghezza d’onda e nelle dimensioni spaziali attraverso una sorgente micro-comb integrata.

Per coloro che non conoscono i micro-comb, si tratta di nuovi dispositivi costituiti da centinaia di laser infrarossi di alta qualità su un singolo chip. Rispetto ad altre sorgenti ottiche, i micro-comb sono molto più veloci, leggeri e economici.

“Nei 10 anni dal mio coinventamento, i chip micro-comb integrati sono diventati enormemente importanti e è veramente emozionante vedere come stanno consentendo questi enormi progressi nella comunicazione e nell’elaborazione delle informazioni”, afferma il professor Moss. “I micro-comb offrono una grande promessa per soddisfare il bisogno insaziabile di informazioni del mondo”.

Processore del futuro

Il dottor Xu è co-autore principale dello studio e un ex studente della Swinburne e ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di ingegneria elettrica e dei sistemi informatici della Monash University.

“Questo processore può servire come front-end universale a larghissima banda per qualsiasi hardware neuromorfico – ottico o elettronico – portando la possibilità di apprendimento automatico su larga scala in tempo reale con dati ad altissima banda”, afferma il dottor Xu.

“Stiamo attualmente ottenendo un’anteprima di come saranno i processori del futuro. Sta veramente mostrando come possiamo aumentare drasticamente la potenza dei nostri processori attraverso l’uso innovativo dei micro-comb”, continua.

Secondo il professor Mitchell della RMIT, “Questa tecnologia è applicabile a tutte le forme di elaborazione e comunicazione – avrà un impatto enorme. A lungo termine speriamo di realizzare sistemi completamente integrati su un chip, riducendo notevolmente i costi e il consumo di energia”.

Il professor Damien Hicks sostiene il team di ricerca e proviene dalla Swinburne e dall’Istituto Walter e Elizabeth Hall.

“I reti neurali convolutive sono state centrali nella rivoluzione dell’intelligenza artificiale, ma la tecnologia esistente in silicio presenta sempre più un collo di bottiglia nella velocità di elaborazione e nell’efficienza energetica”, afferma il professor Hicks.

“Questa scoperta mostra come una nuova tecnologia ottica renda tali reti più veloci e più efficienti e rappresenta una profonda dimostrazione dei benefici del pensiero interdisciplinare, avendo l’ispirazione e il coraggio di prendere un’idea da un campo e utilizzarla per risolvere un problema fondamentale in un altro”, continua.