مقالة : علماء صينيون يطورون رقاقة إلكترونية ضوئية تناظرية عالية الكفاءة

بكين 3 نوفمبر 2023 (شينخوا) طور باحثون صينيون من جامعة تسينغهوا رقاقة إلكترونية ضوئية تناظرية بالكامل يمكنها معالجة مهام الرؤية الحاسوبية بسرعة أكبر وكفاءة أعلى في استخدام الطاقة مقارنة بالرقائق الحالية.

ونُشرت نتائج البحث ذات الصلة، التي توفر بديلا للتكنولوجيات الحالية القائمة على التحويل من التناظري إلى الرقمي، في مجلة ((نيتشر)).

وتعد الإشارات التناظرية والرقمية نوعين من الإشارات التي تحمل المعلومات. حيث تكون الإشارات التناظرية مستمرة، كما هو الحال مع أشعة الضوء التي تشكل صورة، بينما الإشارات الرقمية متقطعة، كما هو الحال مع الأرقام الثنائية.

وفي مهام الحوسبة القائمة على الرؤية مثل التعرف على الصور واكتشاف الأشياء، تكون الإشارات الواردة من البيئة تناظرية، ويجب تحويلها إلى إشارات رقمية للمعالجة بواسطة الشبكات العصبية للذكاء الاصطناعي، وهي أنظمة مدربة على التعرف على الأنماط والعلاقات في مجموعة البيانات. ومع ذلك، فإن تحويل الإشارات من تناظرية إلى رقمية يستهلك الوقت والطاقة، مما يحد من سرعة وكفاءة أداء الشبكة العصبية. وتعد الحوسبة الضوئية، التي تستخدم الإشارات الضوئية التناظرية، واحدة من أكثر الأساليب الواعدة لمعالجة هذه المشكلة.

وفي الدراسة الجديدة المشار إليها أعلاه، صمم الباحثون معالجا إلكترونيا ضوئيا متكاملا للاستفادة من مزايا كل من الضوء (في شكل فوتونات) والإلكترونات (كما هو موجود في التيارات الكهربائية)، بطريقة تناظرية بالكامل. وتسمى النتيجة "رقاقة تناظرية بالكامل تجمع بين الحوسبة الإلكترونية والضوئية" أو "إيه سي سي إي إل".

وقالت فانغ لو، الباحثة من فريق البحث من جامعة تسينغهوا: "لقد قمنا بتعظيم مزايا الضوء والكهرباء في ظل الإشارات التناظرية بالكامل، وتجنبنا عوائق تحويل الإشارات من تناظرية إلى رقمية وكسرنا عنق الزجاجة في استهلاك الطاقة والسرعة".

وأظهرت الاختبارات أن "إيه سي سي إي إل" قادر على التعرف على الأشياء وتصنيفها بدقة مماثلة لتلك الخاصة بالشبكات العصبية الرقمية. علاوة على ذلك، فإنه يصنف صورا عالية الدقة لمشاهد مختلفة من الحياة اليومية بشكل أسرع بأكثر من 3000 مرة وباستهلاك طاقة أقل بمقدار أربعة ملايين مرة من وحدة معالجة الرسومات المتطورة.