Hesaplamalar için dijital anahtarlar yerine ışığı kullanan bir bilgisayar, yapay zekânın (YZ) enerji taleplerini azaltmaya yardımcı olabilir. Bilim insanları, bu bilgisayarı yeni bir hesaplama paradigması olarak tanımlıyor.
Microsoft araştırmacıları, YZ'nin kullanıldığı bazı görevlerin yanı sıra optimizasyon problemlerini de çözebilen prototip bir analog optik bilgisayar (AOC) geliştirdi. Bilim insanlarının Nature dergisinde yayımlanan çalışmalarına göre, bu yeni hesaplama sistemi gelecekte bazı problemleri günümüz dijital bilgisayarlarından daha hızlı ve daha az enerjiyle çözebilir.
Çalışmanın yazarlarından biri olan Jannes Gladrow, konuyla ilgili yaptığı açıklamada, "AOC'nin sunduğu en önemli gelişme, enerji verimliliğinde yaklaşık yüz kat iyileşme sağlamasıdır. Bu tek başına donanım alanında görülmemiş bir durum," dedi.
Araştırmacılar, hesaplamaları yapmak için mikro-LED'ler ve kamera sensörleri kullanan bir bilgisayar inşa ettiler. Geleneksel dijital bilgisayarların aksine, bu yeni sistem hesaplamaları gerçekleştirmek için ışığı ve farklı yoğunluktaki voltajı kullanarak toplama ve çarpma işlemleri yapıyor. AOC, bir problemi defalarca hesaplayarak her seferinde bir öncekinden daha iyi bir çözüme ulaşana kadar devam ediyor.
AOC, hesaplamalar sırasında analog sinyalleri dijitale dönüştürmediği için enerji tasarrufu sağlıyor ve dijital hesaplamanın hız sınırlamalarını aşıyor. Bu özel hesaplama yöntemi, onu genel amaçlı bir bilgisayar olmaktan çok, belirli YZ ve optimizasyon problemleri için özel bir "kararlı durum bulucu" haline getiriyor.
Ancak bu özel amaçlar için AOC'nin dijital hesaplamaya kıyasla önemli iyileştirmeler sunabileceği belirtiliyor. Araştırmacılar ayrıca, fiziksel AOC'nin hesaplamalarını taklit eden bir "dijital ikiz" bilgisayar modeli geliştirdiler. Bu dijital ikiz, daha fazla değişkeni ve daha karmaşık hesaplamaları işlemek üzere ölçeklendirilebilir.
Ekip, öncelikle AOC'yi basit makine öğrenimi görevlerinde kullandı. Fiziksel AOC, dijital bir bilgisayar kadar iyi performans gösterdi. Ancak gelecekte daha fazla değişkeni destekleyebilen daha büyük bir AOC'nin enerji verimliliğinde dijital bilgisayarları hızla geride bırakabileceği öngörülüyor. Ardından, araştırmacılar AOC dijital ikizini kullanarak, orijinal verinin yalnızca %62,5'ini kullanarak 320x320 piksellik bir beyin taraması görüntüsünü yeniden oluşturdular. Bu başarı, bilim insanlarına göre daha kısa MRI sürelerine yol açabilir.
Son olarak, ekip AOC'yi, birden fazla grup arasında fonların en verimli şekilde nasıl takas edileceğini ve riski en aza indireceğini içeren bir dizi finansal problemi çözmek için kullandı. Bu problem, mevcut kuantum bilgisayarlarından daha yüksek bir başarı oranıyla çözüldü.
Şu an için AOC bir prototip olsa da, gelecekteki modeller daha fazla mikro-LED ile donatıldıkça, bu makineler zamanla milyonlarca veya milyarlarca değişkenle hesaplama yaparak çok daha güçlü hale gelebilir. Uzun vadeli vizyon, bunun hesaplamanın geleceğinde önemli bir rol oynamasıdır.
