为何必须是光芯片？

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如今人工智能无处不在，即使是对它不感兴趣或不希望在设备上使用人工智能的人，也无法回避它。无论你对这项技术持何种态度，有两点毋庸置疑：人工智能导致芯片短缺，持续推高科技产品价格；而且它对环境造成了极其严重的破坏。后者源于人工智能对处理能力的巨大需求。人工智能数据中心消耗大量的电力和水，以至于仅仅对聊天机器人保持礼貌，就让 ChatGPT 损失了数千万美元。

不过，一项新技术有望提升人工智能的能源效率：光子芯片。与目前使用电子驱动的芯片不同，光子芯片利用光子（光粒子）进行计算。换句话说，它们使用光而非电能进行人工智能计算，从而消耗更少的自然资源。

光子芯片不仅对环境更友好，而且性能更强大，运行速度甚至比现有GPU更快。随着我们的生活日益依赖网络和人工智能，数据中心的能源消耗也随之增加，光子芯片有望在减少这项技术对环境的负面影响的同时，带来整体性能的提升。

在深入探讨光子芯片为何更环保之前，我们首先应该解释一下传统硅芯片的工作原理。一个微小的微芯片包含数十亿个晶体管，用于控制电流的通断，本质上就是推动电子在电路中流动。这会产生摩擦，进而产生热量，因此数据中心需要配备复杂的冷却系统，而这些系统需要消耗大量的水。

光子芯片用光子神经元取代了晶体管，这些光子神经元引导光穿过芯片以获取能量。当然，它们并非完全不需要电力，因为它们需要在电子设备中工作。它们的作用是将电信号转换为光信号，进行必要的计算，然后再将结果转换回电信号系统，最终返回计算机。

此外，一条光路可以承载多个通道（这是电流无法做到的），这意味着这些芯片能够同时处理多个数据，从而比单独处理消耗更少的能量。更重要的是，光不像电流那样会受到电阻的影响，因此光子芯片可以在不产生大量热量的情况下执行相同的任务，进而减少水的消耗。

除了能效更高之外，光子芯片的性能也比目前使用的芯片更强。中国LightGen公司的科学家在《科学》杂志上发表文章称，他们的原型芯片在计算速度和能效方面“比最先进的电子芯片高出两个数量级以上”。德国公司Q.ANT也声称，其第二代NPU的能效比目前数据中心使用的技术高出30倍，速度高出50倍。这令人印象深刻，但考虑到电磁摩擦长期以来一直是芯片技术进步的障碍，光驱动芯片性能更佳其实并不令人意外。

此外，一条光路可以承载多个通道（这是电流无法做到的），这意味着这些芯片可以同时处理多个数据，从而比单独处理消耗更少的能量。更重要的是，它们的准确率很高，悉尼大学的原型机图像识别准确率高达90%至99%。

无论你喜欢还是讨厌，人工智能都不会很快消失。芯片技术的进步，例如质子处理，令人鼓舞地表明我们可以减少人工智能技术和其他数据使用对环境的破坏，至少如此。而且，它还能更高效地运行，这无疑是一大优势。

（来源：编译自BGR）

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