Блог

May 07, 2023

Может ли фотоника обеспечить следующий прорыв в исследовательских вычислениях?

Поделитесь этим в социальных сетях: Фото:archy13/Shutterstock Фотонные вычисления

Поделитесь этим в социальных сетях:

Фото:archy13/Shutterstock

В технологиях фотонных вычислений наблюдается быстрый рост результатов исследований и разработок технологий, и в настоящее время продукты выходят на рынок. Как эта новая компьютерная революция повлияет на исследовательские возможности ученых и инженеров?

Фотонная технология предлагает огромные потенциальные преимущества в скорости обработки данных для крупномасштабной вычислительной инфраструктуры, а также обещает снизить энергопотребление сетей и коммуникаций. Эта технология имеет огромные последствия для современной вычислительной инфраструктуры, такой как суперкомпьютеры (HPC и искусственный интеллект), облачные вычисления, сети центров обработки данных и даже квантовые вычисления.

Узкие места производительности и энергоэффективности вызывают растущую озабоченность у ученых и исследователей, использующих системы HPC и искусственного интеллекта, поскольку они потенциально могут ограничить производительность приложений или сделать крупномасштабные вычисления неустойчивыми.

В марте 2023 года дочернее предприятие Оксфордского университета Lumai получило грант Innovate UK Smart Grant в размере 1,1 млн фунтов стерлингов для коммерциализации своей работы в области обучения полностью оптических сетей и глубокой оптики для более быстрых и эффективных вычислений.

Покинув Оксфордский университет в январе 2022 года, Лумаи занимается разработкой полностью оптических нейронных сетей для искусственного интеллекта следующего поколения. Получив финансирование Smart в размере 1,1 млн фунтов стерлингов, компания создает передовые оптические вычислительные процессоры, в которых поток информации и вычисления не зависят от электронной обработки. Грант был присужден совместно с Оксфордским университетом и последовал за предыдущим финансированием со стороны IP Group и Runa Capital.

Существующая цифровая электроника на основе транзисторов изо всех сил пытается поддержать потенциал, предлагаемый искусственным интеллектом, особенно в условиях взрывного роста спроса на вычисления для поддержки прорывных моделей искусственного интеллекта, таких как ChatGPT. Для борьбы с этим вычислительная платформа Lumai способна осуществлять энергоэффективную и сверхбыструю параллельную обработку. Оптические нейронные сети Lumai могут быть в 1000 раз быстрее и гораздо более устойчивы, чем существующая цифровая электроника на основе транзисторов.

Финансирование поможет Lumai в создании и запуске оптических нейронных сетей для высокопроизводительных вычислений и машинного зрения, одновременно возглавляя разработки в области передовых оптических технологий.

Тим Вейл, генеральный директор Lumai, прокомментировал: «Выигрыш гранта Innovate UK Smart Grant является свидетельством видения команды и ее страсти к созданию оптических компьютеров, которые значительно быстрее и потребляют меньше энергии, чем традиционная электроника. После выхода из Оксфордского университета вполне уместно, что мы вместе работаем над проектом Innovate UK, чтобы еще больше расширить возможности этих передовых оптических систем. Мы рады представить миру технологию, меняющую правила игры, и с нетерпением ждем возможности оставить свой след на рынке Великобритании и вне."

Дальнейшее масштабирование систем HPC и искусственного интеллекта зависит от значительного повышения энергоэффективности. Крупнейшие сегодня суперкомпьютеры могут потреблять до 20 мегаватт, а учитывая сохраняющийся спрос на искусственный интеллект, спрос на энергию может вырасти.

Снижение энергоэффективности не является новой концепцией для поставщиков систем HPC или тех, кто управляет или снабжает кластеры HPC. В течение многих лет обсуждался диапазон мощности в 20 МВт для экзафлопсных вычислений. Frontier, возможно, с небольшим отрывом и не достиг цели в 20 мегаватт, но эта система демонстрирует, насколько далеко продвинулась индустрия высокопроизводительных вычислений в разработке эффективных систем высокопроизводительных вычислений. Например, суперкомпьютер Sunway TaihuLight был самой мощной системой в мире на момент его запуска в 2016 году. В рейтинге Top500 за ноябрь 2022 года эта система теперь находится на седьмом месте, обеспечивая пиковую производительность 93 Пфлопс/с (петафлопс в секунду). с потребляемой мощностью 15 371 кВт (15,3 МВт). Для сравнения, система LUMI, запущенная в 2022 году, обеспечивает почти в три раза большую производительность, чем Sunway TaihuLight, со скоростью 309 Пфлопс/с, но потребляет лишь небольшую часть мощности — 6016 кВт (6,0 МВт).

Однако по мере того, как облачные вычисления HPC и вычисления на основе искусственного интеллекта продолжают расти, все больше ученых и исследователей получают доступ к передовой вычислительной инфраструктуре. На рынках облачных технологий и искусственного интеллекта по-прежнему наблюдается значительный рост. Поскольку спрос на суперкомпьютеры с искусственным интеллектом растет, необходимо предпринять шаги, чтобы сделать эту технологию более устойчивой.