中国科学家研发全光学芯片，速度较顶级NVIDIA芯片提升100倍！

中国科学家研发出一种新型AI芯片"LightGen"，处理速度比全球领先的AI芯片供应商NVIDIA（英伟达）的芯片快100倍，能效提高100倍。与依靠电力传输信息的传统芯片不同，这种新的光学芯片依靠光来执行复杂的生成式AI任务。

传统的生成式AI模型，比如ChatGPT和Stable Diffusion在普通硅芯片上运行，需要大量计算能力和电能，从而产生大量热量。在运行特别复杂的任务时，这些芯片可能由于计算负荷过重而处理缓慢。

模仿人脑

光子在先进计算机芯片中已被证明比电子更优，因为光子速度更快、耗能更少、产生的热量也更少。尽管如此，现有的光子芯片无法跟上人工智能的巨大需求。因此，上海交通大学和清华大学的研究人员研发了一种拥有超过200万个光子"神经元"的全新全光学芯片。

这些神经元是模拟人类大脑的专门组件，可以一次性处理所有信息（并行处理），而传统芯片中的晶体管就像简单的开关，只能串行处理数据。

研究团队专门为大规模生成式AI设计了"LightGen"，可用于生成高分辨率图像、3D场景和视频。通常，旧的光子芯片在生成图像时因为平面结构所限不得不将其分解为小块来进行处理，这样会导致图像脱节且质量下降。但"LightGen"采用的是具有多层光子神经元的三维结构，因此可以一次性处理整个复杂的图像，而不是逐块处理。

朝着可持续AI的方向发展

研究团队在一些通常需要大量能耗和时间的任务上测试了这种新设计的芯片。这些任务包括生成动物和自然的高分辨率图像以及高清短视频。该芯片的速度比当今顶级芯片（比如英伟达A100）快100倍，同时能效提高100倍。"LightGen"在相同空间内的计算能力也提高了100倍。此外，它在执行一些任务上的表现和顶级AI系统（比如Stable Diffusion和StyleGAN）不相上下，甚至更好。

研究团队在发表于《科学》期刊上的论文中写道："LightGen以数量级式的速度和能效，为将新芯片架构用于日常复杂AI任务并确保不损失性能提供了一种新方式，是实现可持续AI的方向。"

尽管这一新芯片标志着生成式AI向前迈进了一大步，"LightGen"仍是一个原型。研究团队的下一步是进一步扩大设计规模，以处理更大型、更复杂的AI模型。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1126/science.adv7434