1000 гигабита в секунда, а консумацията е като чаена лъжичка вряла вода.

Миниатюрен оптичен чип, разработен от изследователи от канадския университет „Лавал“, може да промени не само начина, по който се предава информацията, но и да реши един от основните проблеми на системите, базирани на изкуствен интелект – високата консумация на енергия. Центърът за оптика, фотоника и лазери (COPL) е конструирал устройство, което е многократно по-бързо от съществуващите технологии по отношение на скоростта на обмен на данни и в същото време изисква многократно по-малко ресурси.

Чипът с дебелината на човешки косъм не работи с електричество, а използва светлината като основен носител на сигнала.

Фотоните се движат по-бързо от електроните и са по-малко податливи на съпротивление, което води до пространствено и енергийно преимущество.

И докато стандартните оптични връзки могат да осигурят до 56 гигабита в секунда, тази разработка осигурява 1000. Голям скок, който позволява теоретично предаване на обеми, сравними със 100 милиона книги, само за няколко минути.

Но най-важното отново е, че тези резултати се постигат с минимална енергия: само четири джаула. Това е достатъчно, за да се нагрее един милилитър вода с един градус по Целзий. За центровете за данни, където разходите за енергия растат главоломно, този вид ефективност е от решаващо значение – особено с увеличаването на натоварването от ИИ услуги.

Ключов елемент на архитектурата са микропръстеновидните модулатори. Тези миниатюрни силиконови пръстени контролират параметрите на светлинния сигнал. Две независими вериги отговарят за различни характеристики: едната за яркостта, другата за фазовото изместване. Последното добавя още едно измерение към сигнала и разширява възможностите за предаване.

Именно фазовият контрол дава възможност да се увеличи плътността на кодиране на информацията. Благодарение на двуканалния метод учените са постигнали висока пропускателна способност, без да увеличават физическия размер.

Съвременните изчислителни центрове са изградени от хиляди процесори, между които непрекъснато се обменят данни. Въпреки малкия размер на всеки чип, цялата инфраструктура може да се разпростре на километри. Това създава забавяния и изисква допълнителни разходи за енергия. Новият фотонен чип може да намали разстоянието между модулите – в логически смисъл – до няколко метра, което прави комуникацията между възлите по-бърза и по-ефективна.

Допълнителен плюс е температурната устойчивост. Системата работи в диапазона, обичаен за електронните компоненти, като отпада необходимостта от отделно охлаждане или скъпа термична защита.

Въпреки че технологията все още е в лабораторни условия, преходът към търговски приложения е вече близо. Така например NVIDIA и други големи играчи вече използват микропръстеновидни модулатори, макар и само за контрол на яркостта на светлината. Екипът в Лавал е добавил фазов контрол – и именно тази подробност променя класа на устройството.

Изследванията, довели до настоящия прототип, започват преди повече от десет години. Сега, след като технологията е показала своята ефективност, задачата е да се подготви за реалния пазар. Адаптирането на решението към индустриалните стандарти ще отнеме време, но посоката на развитие е определена.

Ако индустрията подкрепи технологията, през следващите години може да видим търговски версии на COPL чипове. И тогава компютрите ще станат не само по-бързи, но и значително по-икономични – всичко това благодарение на фотоните.