جينسفيل، فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية – ١٠ سبتمبر ٢٠٢٥
في إطار بناء عصر جديد من التكنولوجيا باستخدام الضوء، لا الكهرباء، ابتكر فريق من الباحثين في جامعة فلوريدا شريحة جديدة رائدة تُبشّر بإحداث ثورة في مجال الذكاء الاصطناعي من خلال تحسين كفاءة الطاقة وسرعتها بشكل كبير.
أدى الطلب المتزايد على أنظمة ذكاء اصطناعي أكثر قوة وتعقيدًا إلى خلق تحدٍّ كبير للحوسبة الحديثة: استهلاك هائل ومتزايد للطاقة. تُشكّل هذه مشكلة حرجة تُهدد بإجهاد شبكات الطاقة العالمية وتحدّ من قابلية توسّع الذكاء الاصطناعي في المستقبل. ومع ذلك، طوّر فريق من الباحثين في جامعة فلوريدا حلاًّ يُمكن أن يُغيّر مستقبل حوسبة الذكاء الاصطناعي إلى الأبد.
تستفيد شريحة السيليكون الفوتونية الجديدة من خصائص الضوء، بدلاً من الإشارات الكهربائية التقليدية، لأداء وظيفة أساسية في التعلّم الآلي تُعرف باسم عملية الالتفاف. تُشكّل هذه العمليات جوهر كيفية تعرّف أنظمة الذكاء الاصطناعي على الأنماط في البيانات وتفسيرها، مثل الصور ومقاطع الفيديو والنصوص. باستخدام الضوء، تستطيع الشريحة الجديدة أداء هذه المهام بكفاءة أعلى تصل إلى 100 مرة من كفاءة الشرائح الإلكترونية الحالية.
العناوين الرئيسية:
* باحثون من فلوريدا يستخدمون الضوء لتشغيل شريحة الذكاء الاصطناعي: يُمثل هذا التطوير إنجازًا كبيرًا في معالجة استهلاك الطاقة للذكاء الاصطناعي.
* حل “فوتوني” لمشكلة إلكترونية: تُمثل الشريحة، التي تُجري عمليات حسابية باستخدام الليزر والعدسات المجهرية المحفورة مباشرة في السيليكون، نهجًا جديدًا لأجهزة الذكاء الاصطناعي.
* سرعة وكفاءة بجزء بسيط من الطاقة: أظهر النموذج الأولي للرقاقة دقة شبه مثالية مع استهلاك طاقة أقل بكثير، مع إمكانية تقليل الضغط على شبكات الطاقة.
* معالجة تدفقات متعددة في وقت واحد: من المزايا الرئيسية للتقنية الجديدة قدرتها على استخدام أطوال موجية (ألوان) مختلفة من الضوء لمعالجة تدفقات بيانات متعددة في الوقت نفسه، مما يُعزز الكفاءة وإنتاجية البيانات.
* على قدم المساواة مع الرقائق الإلكترونية الحالية: في الاختبارات، حققت الشريحة الجديدة دقة تصنيف تبلغ حوالي 98% للأرقام المكتوبة بخط اليد، وهو مستوى أداء يضاهي الرقائق الإلكترونية المعروفة.
وُصفت هذه التقنية الثورية بالتفصيل في مجلة Advanced Photonics، وتمثل خطوة مهمة إلى الأمام في السعي نحو ذكاء اصطناعي أكثر استدامة وقابلية للتطوير. قام فريق البحث، بقيادة فولكر جيه. سورجر، أستاذ فوتونيات أشباه الموصلات بجامعة فلوريدا، وهانغبو يانغ، أستاذ مشارك في البحث، بدمج مكونات بصرية مباشرة على شريحة دقيقة. يسمح هذا باستخدام ضوء الليزر والعدسات المجهرية لإجراء العمليات الحسابية. تستخدم الشريحة عدسات فرينل فائقة الرقة، وهي نسخ مصغرة من العدسات الموجودة في المنارات، محفورة مباشرة على الشريحة. تُحوّل البيانات إلى ضوء ليزر، وتمر عبر العدسات، ثم تُحوّل مرة أخرى إلى إشارة رقمية لإكمال مهمة الذكاء الاصطناعي.
تُعد القدرة على معالجة تدفقات بيانات متعددة في وقت واحد ميزة رئيسية للرقاقة الجديدة. باستخدام طريقة تُسمى مضاعفة الطول الموجي، تستطيع الشريحة إدارة أطوال موجية مختلفة من الضوء في آنٍ واحد، مما يسمح بتعزيز إنتاجية البيانات وكفاءتها. قد يؤدي هذا إلى جيل جديد من أنظمة الذكاء الاصطناعي التي تتميز ليس فقط بقوة أكبر، بل أيضًا باستدامة أكبر. يُظهر هذا الاكتشاف الذي حققته جامعة فلوريدا مستقبلًا واعدًا يرتبط فيه الذكاء الاصطناعي والفوتونيات – علم الضوء – ارتباطًا وثيقًا، مما يمهد الطريق لتقنيات أقوى وأكثر مراعاةً للبيئة. يُعد نجاح هذا النموذج الأولي من الشريحة، الذي أظهر أداءً يُضاهي أداء التقنيات الحالية مع استهلاك جزء ضئيل من الطاقة، مؤشرًا واعدًا لمستقبل الحوسبة.
