Από το ΑΠΘ ο ταχύτερος επεξεργαστής τεχνητής νοημοσύνης στον κόσμο με τη χρήση φωτός

Τον ταχύτερο επεξεργαστή τεχνητής νοημοσύνης στον κόσμο, ο οποίος αποτελείται από φωτονικούς νευρώνες και λειτουργεί με φως αντί για ηλεκτρικό ρεύμα, δημιούργησε το Τμήμα Πληροφορικής του ΑΠΘ.

Ο επεξεργαστής βασίζεται σε μια πρωτότυπη αρχιτεκτονική φωτονικών νευρώνων, η οποία επιτρέπει την υλοποίηση αλγεβρικών πράξεων σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Ταυτόχρονα αξιοποιούνται πρωτότυπες τεχνικές εκπαίδευσης νευρωνικών δικτύων για βέλτιστη προσαρμογή των αλγορίθμων στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του φωτός.

Ο συνδυασμός αυτός οδήγησε στην πειραματική επίδειξη ενός φωτονικού επεξεργαστή που λειτουργεί σε ταχύτητες έως 50GHz (>25 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα των σύγχρονων GPU επεξεργαστών), με ταυτόχρονη δυνατότητα για 10 φορές χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.

Η έρευνα του Τμήματος Πληροφορικής του ΑΠΘ –η οποία έχει δημοσιευθεί σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά–, αναδεικνύει τα σημαντικά πλεονεκτήματα ταχύτητας και ενεργειακής αποδοτικότητας που παρέχει η χρήση του φωτός στην υλοποίηση των πράξεων πολλαπλασιασμού και πρόσθεσης, και επιτρέπει στους επεξεργαστές να λειτουργούν σε ταχύτητες πολλαπλάσιες από τις σημερινές αντίστοιχες υπολογιστικές μονάδες GPU της NVIDIA και TPU της Google.

Τον περασμένο Μάρτιο μέρος των αποτελεσμάτων παρουσιάστηκε μέσω τριών επιστημονικών ανακοινώσεων στο μεγαλύτερο συνέδριο οπτικών επικοινωνιών, το Optical Fiber Communication που έγινε στο Σαν Ντιέγκο των ΗΠΑ. Οι τρεις κύριοι ερευνητές των ανακοινώσεων ήταν οι υποψήφιοι διδάκτορες Απόστολος Τσακυρίδης, Γιώργος Γιαμουγιάννης και Χρήστος Παππάς, με επιβλέποντα τον αναπληρωτή καθηγητή Νίκο Πλέρο.

Φωτονική τεχνολογία

Τα πλεονεκτήματα της φωτονικής τεχνολογίας στο χώρο της επεξεργασίας πληροφορίας με χρήση νευρωνικών δικτύων είναι να αξιοποιεί δεδομένα με τη μορφή φωτός και τεχνολογίες φωτονικής ολοκλήρωσης για την υλοποίηση βαθιών νευρωνικών δικτύων, τα οποία προσπαθούν να «μιμηθούν» τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου και των ανθρώπινων νευρώνων στο πεδίο των υπολογιστών, με στόχο την ταχύτερη και αποδοτικότερη επεξεργασία της πληροφορίας.

Ο συγκεκριμένος επιστημονικός τομέας αποτελεί σήμερα έναν ταχύτατα αναπτυσσόμενο τεχνολογικό κλάδο, ο οποίος άρχισε να ερευνάται εντατικά περίπου πριν από 5 χρόνια, με το τμήμα Πληροφορικής ΑΠΘ να συγκαταλέγεται μεταξύ των τριών πρωτοπόρων, μαζί με τα δύο εκ των κορυφαίων αμερικάνικων πανεπιστημίων, το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) και το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον.

Η πρωτοποριακή έρευνα του ΑΠΘ στο συγκεκριμένο πεδίο βασίστηκε στη διεπιστημονική συνεργασία της Ερευνητικής Ομάδας Ασύρματων και Φωτονικών Συστημάτων και Δικτύων (WinPhoS) του ΚΕΔΕΚ ΑΠΘ, και της Ερευνητικής Ομάδας Υπολογιστικής Νοημοσύνης και Βαθιάς Μάθησης του Τμήματος Πληροφορικής του ΑΠΘ (CIDL Research group), με επιστημονικά υπευθύνους τον αναπληρωτή καθηγητή Νίκο Πλέρο και τον καθηγητή Αναστάσιο Τέφα, αντιστοίχως.

Η έρευνά τους στον τομέα των φωτονικών νευρωνικών δικτύων για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης έχει προσελκύσει σημαντική χρηματοδότηση από πλήθος ευρωπαϊκών Horizon και εθνικών ερευνητικών προγραμμάτων, καθώς επίσης και από την αμερικάνικη start-up εταιρεία Celestial AI.