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May 20, 2023

La fotonica potrà rappresentare la prossima svolta nel campo della ricerca informatica?

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Credito: archy13/Shutterstock

Le tecnologie di calcolo fotonico stanno registrando una rapida crescita nei risultati della ricerca e nello sviluppo tecnologico, e i prodotti stanno ora entrando nel mercato. Che impatto avrà questa nuova rivoluzione informatica sulle capacità di ricerca di scienziati e ingegneri?

La tecnologia fotonica offre enormi vantaggi potenziali in termini di velocità di elaborazione dei dati per infrastrutture informatiche su larga scala, promettendo allo stesso tempo di ridurre il consumo energetico delle reti e delle comunicazioni. Questa tecnologia ha enormi ramificazioni per le infrastrutture informatiche avanzate come i supercomputer (HPC e AI), il cloud computing, le reti di data center e persino il calcolo quantistico.

I colli di bottiglia nelle prestazioni e l’efficienza energetica rappresentano una preoccupazione crescente per scienziati e ricercatori che utilizzano sistemi HPC e IA poiché possono potenzialmente limitare le prestazioni delle applicazioni o rendere insostenibile l’elaborazione su larga scala.

Nel marzo 2023, Lumai, spin-out dell'Università di Oxford, ha ricevuto un Innovate UK Smart Grant da 1,1 milioni di sterline per poter commercializzare il suo lavoro nella formazione di reti completamente ottiche e nell'ottica profonda per un'elaborazione più veloce ed efficiente.

Nata dall'Università di Oxford nel gennaio 2022, Lumai sta sviluppando reti neurali completamente ottiche per l'intelligenza artificiale di prossima generazione. Con 1,1 milioni di sterline di finanziamenti intelligenti, l’azienda sta creando processori ottici avanzati in cui il flusso di informazioni e i calcoli non dipendono dall’elaborazione elettronica. La sovvenzione è stata assegnata in collaborazione con l'Università di Oxford e fa seguito al precedente finanziamento da parte di IP Group e Runa Capital.

L’elettronica digitale esistente basata su transistor fatica a supportare il potenziale offerto dall’intelligenza artificiale, soprattutto con l’aumento esplosivo della domanda di calcolo per supportare modelli di intelligenza artificiale rivoluzionari come ChatGPT. Per contrastare questo problema, la piattaforma informatica di Lumai è in grado di eseguire un'elaborazione parallela ultraveloce e ad alta efficienza energetica. Le reti neurali ottiche di Lumai possono essere 1000 volte più veloci – e molto più sostenibili – dell'elettronica digitale esistente basata su transistor.

Il finanziamento supporterà Lumai nella costruzione e nel lancio di reti neurali ottiche per il calcolo ad alte prestazioni e la visione artificiale, guidando contemporaneamente gli sviluppi nelle tecnologie ottiche avanzate.

Tim Weil, CEO di Lumai, ha commentato: "La vincita dell'Innovate UK Smart Grant è una testimonianza della visione e della passione del team nel creare computer ottici che siano significativamente più veloci e consumino meno energia rispetto all'elettronica tradizionale. Dopo aver lasciato l'Università di Oxford, è giusto che lavoriamo insieme al progetto Innovate UK per migliorare ulteriormente le capacità di questi sistemi ottici avanzati. Siamo entusiasti di portare la tecnologia rivoluzionaria di Lumai nel mondo e non vediamo l'ora di lasciare il segno sul mercato del Regno Unito e al di là."

Il continuo ridimensionamento dei sistemi HPC e AI si basa su significativi aumenti dell’efficienza energetica. I più grandi supercomputer di oggi possono consumare fino a 20 megawatt e con la continua domanda di intelligenza artificiale, la domanda di energia potrebbe aumentare.

Ridurre l’efficienza energetica non è un concetto nuovo per i fornitori di sistemi HPC o per coloro che gestiscono o forniscono cluster HPC. Per molti anni si è discusso di un involucro di potenza di 20 MW per il calcolo exascale. Frontier potrebbe aver mancato l’obiettivo di 20 megawatt con un piccolo margine, ma il sistema dimostra fino a che punto è arrivata l’industria HPC nello sviluppo di sistemi HPC efficienti. Ad esempio, il supercomputer Sunway TaihuLight era il sistema più potente al mondo quando è stato lanciato nel 2016. Nell'edizione di novembre 2022 della Top500, questo sistema è ora al 7° posto, offrendo una prestazione di picco di 93 PFlop/s (petaflop al secondo). con un consumo energetico di 15.371 kW (15,3 MW). In confronto, il sistema LUMI, lanciato nel 2022, offre quasi tre volte le prestazioni di Sunway TaihuLight a 309 PFlop/s ma consuma solo una frazione della potenza con 6.016 kW (6,0 MW).

Tuttavia, poiché il cloud HPC e l’intelligenza artificiale continuano a crescere, sempre più scienziati e ricercatori hanno accesso a infrastrutture informatiche avanzate. C’è ancora una crescita significativa nei mercati del cloud e dell’intelligenza artificiale. Con la crescita della domanda di supercomputer IA, è necessario adottare misure per rendere la tecnologia più sostenibile.