Budúcnosť umelej inteligencie môže byť omnoho ústretovejšia voči životnému prostrediu a energetickým zdrojom. Práve svetlom poháňané počítače ponúkajú alternatívu, ktorá sa čoraz častejšie spomína ako kľúčový krok k udržateľnému vývoju digitálnych technológií
Okrem energetickej efektivity a ekológie je však v hre aj fakt, že kremíkové procesory postupne narážajú na fyzikálne limity a nemôžu byť donekonečna zmenšované.
Už v roku 2016 sa vedci z MIT, Berkeley a Coloradskej univerzity postarali o prielom, keď predstavili prvý fotonicko-elektronický procesor, ktorý na komunikáciu používal svetlo namiesto elektriny. Hoci výpočtový výkon tohto procesora neprekonával vtedajších lídrov, jeho najväčším prínosom bola mimoriadne vysoká priepustnosť dát – až 900 gigabitov za sekundu – pri veľmi nízkej spotrebe energie. V praxi to znamenalo, že čip dokázal extrémne rýchlo prenášať informácie medzi jadrami a pamäťovými zložkami, čo je kľúčové najmä pre dátovo náročné úlohy ako sú AI modely.
Táto schopnosť neznamenala automaticky vyšší výpočtový výkon, ale predstavovala významný pokrok v oblasti efektivity a škálovateľnosti výpočtových systémov. Pritom čip spotreboval len zlomok energie, ktorú bežné procesory potrebujú na rovnaký výkon. Navyše bol vyrobený bežnou technológiou vo fabrike GlobalFoundries, čo znamenalo, že jeho širšie nasadenie nebolo len špekulatívnou víziou. Tento výskum položil základy pre koncept svetlom poháňaných počítačov, ktoré sa dnes vracajú do centra technologického záujmu.
Prečítaj si tiež3D hologramy, ktorých sa môžete dotknúť
Skupina výskumníkov z Navarry dosiahla prelom v zobrazovacích technológiách. Ich zariadenie umožňuje ľuďom chytať a otáčať 3D hologramy, čiže objekty voľne sa vznášajúce vo vzduchu, a to bez potreby okuliarov či rukavíc...
Napriek sľubnému začiatku sa však táto technológia nedočkala masového využitia. Hoci vedci dokázali vyrobiť funkčný čip bežným priemyselným procesom, vtedajšia infraštruktúra ešte nebola pripravená na širokú integráciu fotonických komponentov.
Chýbali optimalizované softvérové nástroje, komerčné záujmy sa sústreďovali na iné formy akcelerácie (najmä GPU), a aj trhový tlak smeroval skôr ku krátkodobým riešeniam než k radikálnej zmene architektúry. Výsledkom bolo, že tento výskum síce rezonoval v akademických kruhoch, ale praktické nasadenie sa odsunulo o niekoľko rokov.
Čipy Lightmatter v roku 2025 ukazujú, že to ide
O takmer dekádu neskôr sa fotonické čipy opäť dostávajú do centra pozornosti. Start-up Lightmatter zo Silicon Valley predstavil na konci marca (březen) 2025 vlastný svetlom poháňaný čip Passage M1000, ktorý zrýchľuje spracovanie AI modelov a zároveň znižuje spotrebu elektriny. Tento čip kombinuje fotonické jadrá s klasickými elektronickými riadiacimi a pamäťovými komponentmi. Kľúčovou inováciou je využitie tzv. fotonických prepojení (interconnects), ktoré nahrádzajú tradičné elektrické vodiče a umožňujú ultrarýchly prenos údajov medzi jednotlivými časťami systému s minimálnou spotrebou energie.
Systém, ktorý Lightmatter vyvíja, je navrhnutý ako hybrid: výpočty prebiehajú na svetelných jadrách, zatiaľ čo pamäť a riadenie zostávajú elektronické. Tým sa zachováva kompatibilita so súčasnou výpočtovou infraštruktúrou. Spoločnosť tvrdí, že ich fotonický prepojovací systém Passage dokáže zásadne znížiť energetické náklady na prenosy dát, ktoré dnes dominujú v náročných AI úlohách.
Výhodou hybridného prístupu je, že takýto čip možno programovať pomocou štandardných knižníc ako PyTorch či TensorFlow, čo otvára dvere jeho reálnemu nasadeniu. Technológia Lightmatter by sa mohla uplatniť pri výpočtovo náročných úlohách, ako je trénovanie modelov umelej inteligencie, ale aj počas ich inferencie.
Prečítaj si tiežMafia: The Old Country má už známy dátum vydania
Dlho očakávaný prequel k prvej hre s názvom Mafia: The Old Country sa pravdepodobne objaví na trhu už čoskoro. Viac svetla by do toho mala vniesť májová prezentácia na PAX East, no informácia sa medzičasom objavila na Steame a rýchlo zmizla...
Svetlom poháňané počítače v tomto prípade prestávajú byť len laboratórnym experimentom a stávajú sa komerčne realizovateľnou technológiou. Napriek tomuto pokroku však odborníci upozorňujú, že eventuálne masové rozšírenie bude ešte istý čas trvať.
CEO spoločnosti Lightmatter Nick Harris priznáva, že aj keď čip už dokáže riešiť niektoré problémy s rovnakou presnosťou ako klasické procesory, plnohodnotné nasadenie v komerčnom prostredí môže trvať približne desať rokov. Investori aj vývojári sú však optimistickí – firma získala 850 miliónov dolárov v poslednom kole financovania, čím sa jej hodnota vyšplhala na 4,4 miliardy dolárov. Táto dôvera trhu naznačuje, že projekt má reálnu šancu preraziť. Technologickí analytici považujú tento prístup za pragmatickejší ako iné alternatívne architektúry a oceňujú najmä to, že ho možno integrovať do existujúcej infraštruktúry podobne ako kedysi grafické akcelerátory.
Akademický výskum ako základ budúcnosti
Kľúčovou inšpiráciou pre Lightmatter boli zrejme aj akademické snahy. V roku 2024 publikovali vedci z Pensylvánskej univerzity štúdiu, v ktorej opísali čip schopný vykonávať vektorovo-maticové násobenia len pomocou fotónov. Vektorovo-maticové násobenie je matematická operácia, ktorá tvorí jadro výpočtov pri trénovaní neurónových sietí. Inak povedané, ide o spôsob, akým sa modely umelej inteligencie učia z dát: násobia sa veľké množstvá číselných údajov, ktoré reprezentujú vstupy a váhy medzi neurónmi.
Prečítaj si tiežGrafiky NVIDIA sa tavia pre Ghibli. Čo tak uchvátilo internet?
OpenAI zažíva obrovský nárast používateľov vďaka novému nástroju na generovanie obrázkov, ktorý okamžite uchvátil internet. Prekvapivý záujem však vystavil servery veľkej záťaži a podľa Sama Altmana to zašlo tak ďaleko, že grafiky NVIDIA sa tavia...
Bežne sa tieto operácie vykonávajú na GPU, NPU a ďalších špecializovaných čipoch, vedci však ukázali, že rovnakú úlohu možno riešiť aj s využitím fotónov – teda častíc svetla – namiesto elektrických signálov. Dosiahli to modifikovaným kremíkovým substrátom, ktorý usmerňoval svetlo cez rôzne vysoké oblasti čipu a takto ovplyvňoval jeho šírenie. Práve tieto typy výpočtov tvoria jadro tréningu neurónových sietí. Takéto svetlom poháňané počítače môžu zásadne zmeniť spôsob, akým sa budú trénovať modely umelej inteligencie v nasledujúcich rokoch.
Budúcnosť po ére kremíka
Spoločným menovateľom všetkých týchto projektov je snaha vyriešiť energetickú náročnosť modernej umelej inteligencie. Výpočtové modely s miliardami parametrov si vyžadujú obrovské množstvá energie nie len na samotný tréning, ale najmä na prenosy medzi pamäťou, procesormi a sieťovými prvkami. Práve fotonické prenosy tieto náklady radikálne znižujú a poskytujú rýchlejšie a efektívnejšie alternatívy. Svetlom poháňané počítače tak predstavujú riešenie, ktoré je nielen výkonnejšie, ale aj výrazne ekologickejšie.
Prečítaj si tiežTEST: Honor 200 Lite je ľahký a elegantný 5G smartfón
Novinka Honor 200 Lite je 5G smartfón nižšej strednej triedy, ktorý sa môže pochváliť pôsobivými funkciami za konkurencieschopnú cenu...
Hoci sa väčšina týchto riešení ešte len pripravuje na široké nasadenie, viacerí odborníci ich považujú za prirodzenú evolúciu po ére kremíkových čipov. Zatiaľ čo kvantové či neuromorfné čipy stále bojujú s praktickým využitím, fotonické procesory už dnes dokážu vyriešiť reálne problémy. Svetlom poháňané počítače preto vníma čoraz viac vývojárov ako most medzi obmedzeniami dnešných technológií a požiadavkami budúcnosti.
