Definiowanie przyszłości technologii w zakresie przetwarzania informacji i pamięci
Przyszłość technologii w zakresie przetwarzania informacji i pamięci kształtuje internet rzeczy i duże zbiory danych. „Stale rosnące wymagania związane z wszechobecnym przetwarzaniem danych wymagają małych, elastycznych i energooszczędnych urządzeń podłączonych do internetu”, mówi C. David Wright, profesor Inżynierii Elektronicznej i Komputerowej na Uniwersytecie Exeter. „Upowszechnienie dużych zbiorów danych skłania nas do opracowania szybszego, mniej energochłonnego i bardziej inteligentnego przetwarzania sprzętowego i programowego, które pozwoli nam wyodrębniać istotne informacje z tych licznych danych i wykorzystywać je”. Odpowiedzią na obie te potrzeby jest finansowany ze środków UE projekt Fun-COMP.
Przetwarzanie w dobie sztucznej inteligencji
Celem projektu było opracowanie nowych form sprzętu komputerowego przystosowanego do ery dużych zbiorów danych i sztucznej inteligencji (SI). „Naszym celem było opracowanie nowej fali technologii przemysłowych zdolnych do minimalizacji ograniczeń stojących przed głównymi podejściami do przetwarzania i przechowywania danych”, wyjaśnia Wright, który pełnił funkcję koordynatora projektu. Aby to osiągnąć, badacze skupili się na nanofotonice, czyli wykorzystaniu urządzeń i systemów do manipulacji światłem w nanoskali. Według Wrighta opracowane w ramach projektu Fun-COMP innowacyjne urządzenia i systemy nanofotoniczne łączą w sobie podstawowe zadania związane z przetwarzaniem informacji – przetwarzanie i pamięć. Ich sprzęt dysponuje też zdolnością do uczenia się, adaptacji i rozwoju. „Projektując rozwiązania od podstaw, byliśmy w stanie wykorzystać ogromne korzyści, w postaci zwiększenia szybkości i przepustowości oraz zmniejszenia zużycia energii, jakie stały się możliwe wraz z pojawieniem się krzemowych systemów fotonicznych”, dodaje Wright.
Przetwarzanie z prędkością światła
Jednym z takich rozwiązań jest zupełnie nowa forma koprocesora fotonicznego, znanego również pod skrótem TPU (ang. tensor processing unit). „TPU może wykonywać działania mnożenia macierzowo-wektorowego wykorzystywane przez SI z prędkością o rzędy wielkości szybszą niż dzisiejsze najnowocześniejsze procesory elektroniczne specjalnego przeznaczenia”, zauważa Harish Bhaskaran, profesor z Uniwersytetu Oksfordzkiego, będącego kluczowym partnerem projektu Fun-COMP. Naukowcom udało się również opracować pierwszy w historii całkowicie optyczny neurosynaptyczny fotoniczny układ przetwarzania skoków zmiennofazowych. Dzięki zastosowaniu połączonych ze sobą sprzętowych neuronów i synaps fotonicznych układ może prowadzić zarówno nadzorowany, jak i nienadzorowany proces uczenia się. Kolejnym ważnym wynikiem projektu był nowy fotoniczny procesor korelacji, który można użyć do bezobsługowego wykrywania korelacji w strumieniach danych ze świata rzeczywistego. „Procesor ten może okazać się bardzo przydatny w takich zadaniach jak analiza mediów społecznościowych, prognozowanie finansowe czy wykrywanie anomalii w centrach danych”, zauważa Abu Sebastian, badacz z IBM Zurich, jednego z głównych partnerów przemysłowych projektu.
Innowacje na światowym poziomie
Wszystkie te wyniki sprawiły, że zintegrowana fotonika zmiennofazowa stała się najważniejszym obszarem badawczym na potrzeby rozwoju przyszłych technologii obliczeniowych i komunikacyjnych. „Między innymi dzięki ekscytującym wynikom płynącym z projektu Fun-COMP wiodące grupy badawcze z całego świata działają obecnie w tej dziedzinie”, podsumowuje Wright. Rządy również inwestują w tej dziedzinie. Wright i inni badacze zaangażowani w projekt Fun-COMP rozwijają obecnie sprzęt fotonicznego TPU w ramach finansowanego ze środków UE projektu Phoenics, który jest prowadzony przez Wolframa Pernice'a, profesora na Uniwersytecie w Heidelbergu. Inni partnerzy i badacze projektu Fun-COMP założyli w Oksfordzie przedsiębiorstwo typu spin-off o nazwie Salience Labs, które pracuje nad komercjalizacją niektórych pomysłów powstałych w ramach projektu. Wyniki projektu Fun-COMP zostały również zaprezentowane na 38 konferencjach i opublikowane w 41 czasopismach, w tym w tak prestiżowych tytułach jak „Nature”, „Nature Nanotechnology”, „Science Advances” oraz „Optica”.
Słowa kluczowe
Fun-COMP, technologie, przetwarzanie informacji, technologia pamięci, sprzęt komputerowy, duże zbiory danych, sztuczna inteligencja, SI, internet rzeczy, urządzenia podłączone do internetu, oprogramowanie, nanofotonika, TPU