光計算迎來商業(yè)化突破,但落地仍需時間
前言:
盡管DeepSeek的爆火讓科技界看到了算力降價的可能性,但科技巨頭對人工智能算力的投資并未停下腳步。
目前,光計算技術(shù)正逐漸從實驗室走向市場,迎來了屬于它的“Roadster時刻”。
作者 | 方文三
圖片來源 | 網(wǎng) 絡
光計算的“Roadster時刻”
光計算,簡單來說,就是利用光信號進行數(shù)據(jù)處理和運算。與傳統(tǒng)電子計算相比,光計算具有高速、低能耗、并行處理能力強等顯著優(yōu)勢。
在數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長的當下,傳統(tǒng)電子計算面臨著能耗過高、計算速度瓶頸等問題,光計算則被視為打破這些瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。
在市場層面,越來越多的企業(yè)開始布局光計算領域,資本的涌入也為技術(shù)商業(yè)化注入了強大動力。在全球范圍內(nèi),風投、政府、初創(chuàng)公司和高校共同推動了這一產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化。
2019年,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)啟動了LUMOS項目,以研究具備深度學習能力、高算力和低功耗的集成光子芯片;歐盟"地平線2020計劃"資助建立了PhotonHub Europe,通過全方位服務的一站式光子創(chuàng)新中心加快歐洲工業(yè)對光子技術(shù)的采用和部署。
此外,歐盟通過電子元件和系統(tǒng)聯(lián)合承諾等年度戰(zhàn)略計劃,進一步支持光子技術(shù)的發(fā)展;荷蘭方面,2022年4 月,荷蘭政府通過國家基金并聯(lián)合私營企業(yè)向光子集成電路產(chǎn)業(yè)投入11億歐元,以加速光子芯片技術(shù)創(chuàng)新研究。
國外企業(yè)技術(shù)引領,多元發(fā)展
Cerebras Systems:作為光計算領域的明星企業(yè),Cerebras Systems推出了世界上最大的晶圓級光計算芯片。該公司專注于人工智能領域的光計算應用,其芯片能夠提供前所未有的計算密度,在處理大規(guī)模深度學習模型時展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。
通過與科研機構(gòu)和企業(yè)的合作,Cerebras Systems已在藥物研發(fā)、氣候模擬等多個領域展開應用探索,并取得了一定成果。
Xilinx:雖然Xilinx并非純粹的光計算企業(yè),但在光計算與傳統(tǒng)數(shù)字計算融合方面做出了重要貢獻。其推出的自適應計算加速平臺,集成了光互聯(lián)技術(shù),能夠顯著提升數(shù)據(jù)傳輸速度,降低系統(tǒng)延遲。
這一技術(shù)在數(shù)據(jù)中心、5G通信等領域具有廣闊的應用前景,為光計算技術(shù)在現(xiàn)有計算架構(gòu)中的融入提供了可行方案。
BM:IBM長期致力于前沿計算技術(shù)研究,在光計算領域也擁有深厚的技術(shù)積累。IBM的研究重點在于開發(fā)新型光存儲和光邏輯器件,其研發(fā)的光量子比特存儲技術(shù)取得了重要突破,為未來光量子計算的發(fā)展奠定了基礎。
同時,IBM還積極參與行業(yè)標準制定,推動光計算技術(shù)的規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
國內(nèi)企業(yè)也快速跟進,特色創(chuàng)新
光子算數(shù):是國內(nèi)首家光子計算芯片公司,光計算領域首個國家高新技術(shù)企業(yè)。致力于光子AI計算芯片研發(fā),其芯片基于硅基光子集成技術(shù),具有大算力、低功耗、低延時的優(yōu)勢,核心產(chǎn)品為光電融合AI加速計算卡,面向服務器市場應用于數(shù)據(jù)中心與企業(yè)機房等場景。
光本位科技:2022年成立,發(fā)展迅速。2024年世界人工智能大會期間宣布首顆光計算芯片已順利完成流片,算力密度與精度均達到商用標準,峰值算力突破1000tops大關(guān)。正在進行128x128光計算板卡調(diào)試,預計2025年內(nèi)推出商業(yè)化光計算板卡產(chǎn)品。
圖靈量子:2021年2月創(chuàng)立,是國內(nèi)首家光量子計算公司。主要基于鈮酸鋰薄膜(LNOI)光子芯片和飛秒激光直寫技術(shù),研發(fā)可集成大規(guī)模光子線路的光量子芯片,致力于推動光量子計算的商業(yè)化應用。
光計算與人工智能融合深化
隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,對計算能力的需求不斷攀升。光計算的高速并行計算能力與人工智能算法的需求高度契合,未來兩者的融合將更加緊密。
一方面,光計算芯片將成為人工智能計算的重要硬件支撐,提升深度學習模型的訓練和推理速度;
另一方面,人工智能算法也將助力光計算系統(tǒng)的優(yōu)化,實現(xiàn)更高效的光信號處理和運算。
為充分發(fā)揮光計算的優(yōu)勢,光計算系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新至關(guān)重要。未來將出現(xiàn)更多針對光計算特點設計的系統(tǒng)架構(gòu),如新型光互連架構(gòu)、混合光—電計算架構(gòu)等。
這些創(chuàng)新架構(gòu)將優(yōu)化光計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和處理流程,提高系統(tǒng)整體性能,推動光計算技術(shù)在不同應用場景下的適應性和實用性。
落地仍需時間
盡管光計算技術(shù)取得了顯著進展,但要實現(xiàn)大規(guī)模落地應用,仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
從技術(shù)層面來看,光計算技術(shù)目前仍存在一些尚未完全解決的問題。例如,光信號的精確控制和處理難度較大,光器件的穩(wěn)定性和可靠性有待進一步提高。
此外,光計算與現(xiàn)有電子計算系統(tǒng)的融合也面臨技術(shù)難題,如何實現(xiàn)兩者之間高效的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作,是需要攻克的關(guān)鍵問題。
在成本方面,光計算設備的制造成本較高。光計算芯片和核心光器件的生產(chǎn)工藝復雜,需要高精度的制造設備和技術(shù),這導致其成本居高不下。
高昂的成本限制了光計算技術(shù)在一些對成本敏感的應用領域的推廣,要實現(xiàn)大規(guī)模商用,降低成本是必經(jīng)之路。
市場生態(tài)的不完善也是光計算落地的一大障礙。目前,光計算技術(shù)的相關(guān)標準和規(guī)范尚未統(tǒng)一,缺乏成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套。
軟件生態(tài)方面,針對光計算的編程語言和開發(fā)工具也相對匱乏,這使得光計算應用的開發(fā)和推廣面臨困難。要構(gòu)建完善的光計算市場生態(tài),需要政府、企業(yè)、科研機構(gòu)等各方共同努力。
結(jié)尾:
光計算技術(shù)雖然迎來了商業(yè)化突破的“Roadster時刻”,國內(nèi)外企業(yè)也在積極布局推動其發(fā)展,但在技術(shù)完善、成本降低和市場生態(tài)建設等方面仍有很長的路要走。
不過,隨著技術(shù)的不斷進步和產(chǎn)業(yè)的逐步成熟,光計算有望在未來成為推動各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要力量。
內(nèi)容參考來源于:昆明人工智能計算中心:光計算:算力之巔的競逐;遠川科技評論:算力市場新變量:光計算迎來“Roadster時刻”;中國信通院:《光計算技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告(2023)》
原文標題 : AI芯天下丨趨勢丨光計算迎來商業(yè)化突破,但落地仍需時間

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