कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या ऊर्जेच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी प्रकाश-शक्तीचे संगणक कसे मदत करू शकतात

गणना करण्यासाठी सर्किटऐवजी प्रकाश वापरणारे संगणक स्टार ट्रेकच्या एका भागाच्या प्लॉट पॉइंटसारखे वाटू शकतात, परंतु संशोधक अनेक वर्षांपासून संगणनाच्या या नवीन पद्धतीवर काम करत आहेत.

त्यांना ऑप्टिकल संगणक म्हणतात आणि जगभरातील प्रयोगशाळा रोजच्या जीवनात ते कसे उपयुक्त ठरू शकतात याचा शोध घेत आहेत.

बुधवारी, पेन स्टेटच्या संशोधकांच्या टीमने जर्नल सायन्स ॲडव्हान्सेसमध्ये एक पेपर प्रकाशित केला ज्यामध्ये ऑप्टिकल संगणन कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणालींमध्ये वीज वापर कसा कमी करू शकते.

पेन स्टेट येथील अभियांत्रिकीचे प्राध्यापक आणि पेपरच्या लेखकांपैकी एक असलेल्या झिंगजी नी यांनी CNET ला सांगितले की हे काम ऑप्टिकल संगणनाचा भविष्यात वेगाने वाढणाऱ्या कृत्रिम बुद्धिमत्ता उद्योगाला कसा फायदा होऊ शकतो या संकल्पनेचा पुरावा आहे.

“कधीकधी नवीन ध्येयासह परिचित भौतिकशास्त्राचा पुनर्विचार केल्याने प्रगती होते,” नी म्हणाले. “आधुनिक AI आव्हानांच्या लेन्सद्वारे ऑप्टिक्समधील क्लासिक कल्पनांना पुन्हा भेट देऊन, आम्ही वेगवान, हिरव्या संगणकीय उपकरणांसाठी नवीन व्यावहारिक दिशानिर्देश उघडू शकतो.”

कृत्रिम बुद्धिमत्ता चालवा

व्यवसाय आणि घरगुती वापरामध्ये AI चा वाढता अवलंब केल्यामुळे, AI ऊर्जा खर्चाचा मुद्दा प्रासंगिक बनला आहे. ChatGPT सारखी AI उत्पादने आणि सेवा चालवण्यासाठी भरपूर संगणन शक्ती आवश्यक आहे आणि प्रक्रियेत भरपूर ऊर्जा वापरली जाते.

तुम्ही अशा शहरात किंवा जवळ राहत असाल जिथे तंत्रज्ञान कंपनी डेटा सेंटर बांधण्याची योजना करत आहे किंवा स्थानिक पॉवर ग्रिडवर जास्त मागणी असल्यामुळे तुमचे मासिक युटिलिटी बिल वाढू शकते.

इंटरनॅशनल एनर्जी एजन्सीचा अंदाज आहे की 2024 मध्ये डेटा सेंटर्सचा जागतिक ऊर्जा वापराचा वाटा सुमारे 1.5% होता आणि मागील पाच वर्षांत ही संख्या वार्षिक 12% वाढली आहे. इंटरनॅशनल एनर्जी एजन्सीचा असाही अंदाज आहे की 2030 पर्यंत डेटा सेंटरमधील ऊर्जेचा वापर दुप्पट होऊ शकतो.

या कारणास्तव, AI द्वारे वापरली जाणारी उर्जा कमी करण्यासाठी पर्यायी संगणकीय पद्धत वापरणे ही एक आकर्षक संभावना आहे.

प्रकाशाचा वेग

ऑप्टिकल कॉम्प्युटर — जे संगणक विजेऐवजी प्रकाश वापरतात — अजूनही बहुतांशी तंत्रज्ञान उद्योग श्रेणीत आहेत, जेथे त्यांचा व्यावसायिक वापर अद्याप वर्षानुवर्षे आहे. 1960 च्या दशकापासून ही एक संकल्पना आहे आणि ऑप्टिकल माहिती प्रक्रियेची मुळे खूप पुढे गेली आहेत.

वास्तविक ऑप्टिकल संगणक बहुतेक संशोधन प्रयोगशाळांमध्ये हलविले गेले आहेत. परंतु ऑप्टिकल डेटा ट्रान्सफर, जे प्रकाशाच्या डाळींद्वारे डेटा द्रुतपणे प्रसारित करते, आज काही मोठ्या डेटा केंद्रांमध्ये आणि जमिनीपासून विमान हस्तांतरणामध्ये वापरले जाते.

तथापि, आर्टिफिशियल इंटेलिजन्समध्ये ऑप्टिकल कंप्युटिंगचा वापर हे अभ्यासाचे एक उदयोन्मुख क्षेत्र आहे. प्रकाशाला सहकार्य करण्यामध्ये खरी आव्हाने आहेत ज्यामुळे ते न्यूरल नेटवर्क्सद्वारे आवश्यक कार्ये करू शकते, आज चॅटबॉट्ससारख्या उत्पादनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या कृत्रिम बुद्धिमत्तेचा एक उपसंच.

मुळात, प्रकाश नैसर्गिकरित्या सरळ रेषेत फिरतो. डेटावर प्रक्रिया करू शकणारा संगणक तयार करण्यासाठी, तुम्हाला नॉनलाइनर फंक्शन्स तयार करणारी ऑप्टिकल प्रणाली आवश्यक आहे. ऑप्टिकल संगणकांना हे करण्यासाठी, त्यांना बऱ्याचदा इतर सामग्रीची आवश्यकता असते ज्याची निर्मिती करणे कठीण असते आणि भरपूर ऊर्जा वापरते.

“खरी ऑप्टिकल नॉनलाइनरिटी सामान्यत: कमकुवत आणि साध्य करणे कठीण असते – बऱ्याचदा उच्च-शक्तीच्या लेसर किंवा विशेष सामग्रीची आवश्यकता असते, ज्यामुळे जटिलता वाढते आणि ऑप्टिक्सच्या ऊर्जा-कार्यक्षमतेचा फायदा कमी होऊ शकतो,” नी म्हणाले. “आमचा दृष्टीकोन या आवश्यकता टाळतो आणि तरीही नॉनलाइनर डिजिटल नेटवर्कसारखे कार्यप्रदर्शन प्रदान करतो.”

अनंत मिरर

पेन स्टेट येथील संशोधकांनी एक मनोरंजक उपाय शोधून काढला आहे जो ऑप्टिकल संगणकांना कृत्रिम बुद्धिमत्तेसाठी आवश्यक असलेल्या डेटा प्रक्रियेच्या प्रकारास अनुकूल नॉनलाइनर फंक्शन्स करण्यास मदत करू शकतो.

टीमने डिझाइन केलेला प्रोटोटाइप “इन्फिनिटी मिरर” सेटअप वापरतो जो “लहान ऑप्टिकल घटकांना लूप करतो आणि डेटाला थेट प्रकाशाच्या किरणांमध्ये एन्कोड करतो”, कालांतराने एक नॉन-रेखीय संबंध निर्माण करतो. त्यानंतर प्रकाशाचे नमुने सूक्ष्म कॅमेऱ्याने टिपले जातात.

“मुख्य उपाय म्हणजे काळजीपूर्वक डिझाइन केलेली ऑप्टिकल संरचना मजबूत नॉनलाइनर सामग्री किंवा उच्च-शक्ती लेझरवर अवलंबून न राहता एआयला आवश्यक असलेले नॉनलाइनर इनपुट-आउटपुट वर्तन तयार करू शकते,” नी म्हणाले. “प्रणालीद्वारे प्रकाशाचा प्रतिध्वनी होऊ देऊन, आम्ही हार्डवेअर साधे, कमी पॉवर आणि वेगवान ठेवत हे नॉनलाइनर नकाशे तयार करतो.”

ही एक मनोरंजक संकल्पना आहे, परंतु वास्तविक-जगातील अनुप्रयोगांसह प्रोटोटाइपला सिस्टममध्ये बदलण्यासाठी खूप वेळ, काम आणि पैसा लागेल.

प्रयोगशाळेपासून डेटा सेंटरपर्यंत

नी कबूल करतो की आम्ही कृत्रिम बुद्धिमत्ता असलेल्या ऑप्टिकल संगणकांपासून अजून लांब आहोत.

“गुंतवणुकीची पातळी आणि लक्ष्य अर्जावर अवलंबून, उद्योगासमोरील प्रोटोटाइप आणि प्रारंभिक प्रात्यक्षिकांसाठी एक वास्तववादी टाइमलाइन दोन ते पाच वर्षांच्या दरम्यान आहे,” तो म्हणाला.

तथापि, संगणकीय जगात हा एक चर्चेचा विषय आहे. मायक्रोसॉफ्ट रिसर्चचे प्रमुख संशोधन संचालक फ्रान्सिस्का परमिगियानी यांनी CNET ला सांगितले की ऑप्टिकल चिप्स एक दिवस पारंपारिक ग्राफिक्स प्रोसेसिंग युनिट्सच्या बरोबरीने एआय सिस्टमला विशिष्ट कार्ये करण्यास मदत करू शकतात.

“ऑप्टिकल कंप्युटिंगमध्ये पारंपारिक डिजिटल उपकरणांपेक्षा समांतर आणि खूप जास्त वेगाने ऑपरेशन्स करण्याची क्षमता आहे,” परमिगियानी म्हणाले. “हे उर्जा कार्यक्षमतेमध्ये महत्त्वपूर्ण नफ्यामध्ये आणि वर्कलोड्ससाठी कमी विलंबामध्ये अनुवादित करू शकते.”

आम्ही AI साठी वापरत असलेले पारंपारिक संगणक लवकरच व्हिज्युअल संगणकांद्वारे बदलले जाणार नाहीत. परंतु काही वर्षातच, नियमित संगणकांसोबत काम करण्यासाठी ऑप्टिकल संगणकांना कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणालीमध्ये समाकलित करणे शक्य होईल.

“ध्येय हा एक संकरित दृष्टीकोन आहे: इलेक्ट्रॉनिक्स अजूनही सामान्य-उद्देशीय संगणन, मेमरी आणि नियंत्रण हाताळते, तर ऑप्टिक्स विशिष्ट, मोठ्या प्रमाणात ऑपरेशन्स वाढवू शकतात जे AI च्या वेळ आणि उर्जेच्या खर्चावर प्रभुत्व मिळवतात,” नी म्हणाले.