Fotono dirbtinio intelekto technologija keičia 6G ateitį

6G Revoliucija su Fotono DI Technologija

Vis sparčiau augantis pasaulinis duomenų srautas, skatinamas vis daugiau prijungiamų įrenginių ir gilaus mokymosi taikymų, išbando dabartinės skaitmeninės infrastruktūros ribas. Artėjant 6G ir dar galingesnėms ryšio kartoms, inžinieriai susiduria su rimtais iššūkiais: duomenų poreikis jau pranoksta tradicinių lustų galimybes, o Muro dėsnis ima lėtėti. Į šiuos iššūkius atsako Masačusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkai, pristatę proveržio sprendimą, kuris gali pakeisti belaidį ryšį ir dirbtinį intelektą tinklo periferijoje.

Naujiena – MAFT-ONN: MIT fotoninis DI lustas belaidžiams signalams apdoroti

MIT įvairių sričių mokslininkų komanda sukūrė pažangų DI procesorių, vadinamą Multiplikaciniu Analoginiu Dažnio Transformacijos Optiniu Neuroniniu Tinklu (MAFT-ONN). Kitaip nei įprasti lustai, MAFT-ONN veikia visiškai analogiškai ir apdoroja pirminius radijo dažnių (RF) signalus šviesos greičiu. Ši technologija pasitelkia fotoniką, leidžiančią dirbti itin greitai ir efektyviai, praleidžiant daug resursų reikalaujančius signalų skaitmeninimo etapus, kurie dažnai stabdo klasikinius optinius neuroninius tinklus.

Kaip veikia MAFT-ONN: Apdorojimas dažnio srityje

Tradiciniams optiniams neuroniniams tinklams plėtoti dažnai reikalinga sudėtinga papildoma aparatūra, todėl jie tampa brangūs ir sudėtingi. MIT sprendimas – MAFT-ONN – transformuoja RF signalus į dažnio sritį dar prieš juos skaitmenizuojant, tad vienas optinis procesorius sluoksnyje realiu laiku atlieka tiek linijines, tiek nelinearines matematines operacijas. Kaip aiškina Ronald Davis III, PhD: „Viename įrenginyje galime sutalpinti 10 000 neuronų ir atlikti visus reikiamus daugybinius veiksmus vienu ypu.“

Veikimo Rodikliai: Greičio ir Tikslumo Rekordai

MAFT-ONN rezultatai įspūdingi. Laboratorinių bandymų metu pasiektas net 95% tikslumas belaidžio ryšio moduliacijos atpažinime – tai itin svarbu 6G tinklui. Lustas įrodė savo pajėgumą apdorodamas beveik keturis milijonus dauginimo ir sumavimo operacijų analoginiu būdu ir tiksliai identifikuodamas ranka rašytus skaitmenis iš MNIST duomenų rinkinio – tai žinomas neuroninių tinklų testas.

Veikdamas arti Šenono talpos ribos (teorinės maksimalaus duomenų pralaidumo ribos), lustas apdoroja informaciją šimtais kartų sparčiau nei tradiciniai RF imtuvai. Per vos 120 nanosekundžių pasiekta 85% tikslumo, o atliekant kelis papildomus matavimus, pasiekimas viršija 99%. Davis pažymi: „Kuo ilgiau matuojate, tuo tikslumas didesnis. Kadangi MAFT-ONN daro išvadas per nanosekundes, tikslumui pagerinti neprarandama greičio.“

Pagrindinės Savybės ir Pranašumai

• Itin greitas fotoninis apdorojimas: Veikia šviesos greičiu, net 100 kartų greičiau nei skaitmeniniai DI lustai.
• Energijos taupymas: Vartojama žymiai mažiau galios, todėl puikiai tinka nešiojamiesiems kraštiniams įrenginiams.
• Kompaktiškumas ir mažesnė kaina: Mažesnis bei lengvesnis už klasikinius sprendimus, alentant aparatinės įrangos sąnaudas ir išlaidas.
• Mastelio didinimo galimybės: Integruoti tūkstančius neuronų, leidžiant sudėtingas DI užduotis paraleliai.

Privalumai, lyginant su skaitmeniniais DI procesoriais

MAFT-ONN, skirtingai nuo tradicinių lustų, kurių veikimą riboja elektroninių skaičiavimų greitis bei energijos sąnaudos, dėl fotoninės prigimties leidžia vykdyti paralelias operacijas beveik be šilumos ir energijos nuostolių. Tai idealiai tinka felliniams įrenginiams, pavyzdžiui, pažangioms radijo sistemoms, kuriose būtina didelio greičio, realaus laiko belaidžių signalų analizė ir prisitaikanti moduliacija maksimaliam duomenų pralaidumui bei minimaliai trikdžiai užtikrinti.

Pritaikymas – daugiau nei tik belaidžio ryšio technologijos

MAFT-ONN naudą ir potencialą pralenkia telekomunikacijų ribas. Šis išradimas gali iš esmės pakeisti tas sritis, kur reikalinga itin greita bei patikima DI analizė realiu laiku. Galimi pritaikymai:

• Autonominės transporto priemonės: Suteikia galimybę savavaldėms transporto priemonėms akimirksniu priimti sprendimus, užtikrinant saugumą ir reakcijos greitį.
• Sveikatos priežiūra: Leidžia kurti naujos kartos išmaniuosius širdies stimuliatorius, galinčius itin greitai ir nuolat stebėti paciento būklę.
• Pramonės automatizavimas: Paruošia momentinius kokybės ir defektų patikrinimus gamyboje.

Ateities planai – MAFT-ONN architektūrą papildyti multipleksavimo technologijomis dar didesniam skaičiavimo našumui bei pritaikyti ją didesniems DI modeliams, pvz., transformeriams ar didelės apimties kalbos modeliams. Tai dar labiau išplės technologijos pritaikymą nuolat besivystančiose bei dideles įtakos srityse.

Rinkos Aktualumas ir 6G DI Aparatinės įrangos raidos kryptys

Šiais laikais, kai periferinis skaičiavimas ir DI varomi belaidžiai tinklai tampa pagrindiniu skaitmeninės transformacijos pamatu, MAFT-ONN pavyzdys žymi itin svarbų technologinį šuolį. Kaip tvirtina MIT elektros inžinerijos ir kompiuterių mokslo profesorius Dirk Englund: „Tai didelio potencialo pradžia.“ Jei ši technologija bus išplėtota masinei gamybai, ji gali kardinaliai pakeisti 6G ryšio, saugaus DI analizės ir inovacijų plėtros eigą – nuo išmaniųjų miestų iki medicininės technologijos.

Technologijų lyderiams ir profesionalams MIT fotoninis DI lustas atveria naują kryptį: tai ultra-greita, energiją taupanti ir lengvai didinama aparatinė bazė, gebanti žengti koja kojon su ateities skaitmeninių ekosistemų poreikiais.