Fjárfesting í gervigreind (AI) innviðum hefur farið í gegnum þakið frá komu kynslóða gervigreindar tungumálalíkana eins og ChatGPT árið 2022. Þar sem ofurskalar drifa fjárfestingu í gervigreind innviðum upp í methæðir árið 2025, telur International Data Corp. alþjóðlega fjárfestingu á svimandi $318B, og það virðist ætla að halda áfram að hækka ár eftir ár.
Með hliðsjón af mikilli innspýtingu fjármagns er iðnaðurinn að nálgast líkamlegan „stærðarvegg“. Hefðbundnir innviðir eru farnir að sleikja undir álagi á afkastagetu gagnavera og vaxandi orkuþörf.
Aukin orkuþörf til að knýja gervigreind er ósjálfbær, og áhyggjur aukast einnig af umhverfisspjöllum sem afhending slíkrar orku gæti valdið.
Við erum núna á beygingarpunkti. Hefðbundnar rafgagnaflutningsaðferðir eru að ná takmörkunum, þar sem NVIDIA sýnir hönd sína með því að fjárfesta nýlega 4 milljarða dollara í tveimur ljóseindafyrirtækjum, Coherent Corp. og Lumentum. NVIDIA veðjar á framtíð þar sem gögn eru send í gegnum ljós (ljóseindir) frekar en rafmagn.
AI orkunotkun
TheRannsóknastofnun raforkuáætlar að gagnaver gætu neytt allt að 9% af raforkuframleiðslu Bandaríkjanna árlega árið 2030, upp úr 4% árið 2023. Þar sem gervigreind módel standa frammi fyrir sífellt-aukinni eftirspurn neytenda og krefjast meiri tölvuvinnslu, munum við sjá alþjóðlega orkuþörf aukast. Þetta skapar bráðan vanda fyrir kostnaðinn við að stækka gervigreindarþjónustur, í ljósi nýlegra sveiflur í orkuverði. Við erum nú þegar að sjá þetta vandamál verða að veruleika, þar sem OpenAI vitnar í hækkandi orkureikninga sem ástæðu til að draga til baka stækkunaráætlanir sínar í Bretlandi.
Örgjörvar eru að nálgast líkamleg mörk. Smári, rafrænu rofarnir sem eru grunnur rafrása, eru nú aðeins nokkur atóm á breidd-stærð þar sem skammtaáhrif og hiti verða verulegar takmarkanir.
Ljós við enda ganganna
Fyrir utan áskorunina um orkumagnið sem er notað til að vinna úr og færa gögn, þá takmarkar líkamleg fjarlægð milli vinnslu- og minnisþáttanna, bæði á-flís og á kerfisstigi, nú hraðann sem hægt er að keyra og þjálfa gervigreind líkön. Að byggja gagnaver á ljóseindagrunni er næsta rökrétta skrefið.
Fljótlega verður útreikningur innan ljósgagnaslóðarinnar mögulegur og það býður upp á tækifæri til að draga úr leynd og skala innviði án hlutfallslegrar aukningar á orkunotkun.
Ljóseindatækni er hægt að samþætta beint á sílikonflögur til að gera sveigjanleika og skilvirkni betri yfir rafmagn. Kjarninn í hagkvæmni ljóseindafræðinnar er einfaldur: Ljós ferðast hraðar og flytur meiri upplýsingar á sama tíma og það framleiðir minni hita en rafeindir. Þetta hefur í för með sér verulega meiri tölvuþéttleika, minni orkunotkun og yfirburða hitauppstreymi til að sigrast á takmörkunum sem eru settar af hækkun dökks kísils á hefðbundnar flísar.
Ávinningurinn af því að bæta skilvirkni á flísstigi er augljós í því hversu hratt orkusparnaður blandast saman. Eitt vött af orku sem sparast með því að knýja flís dregur einnig úr orku sem sóar í orkunotkun og kælingu. Ljóseðlisfræði opnar framtíð fyrir þróun gervigreindar innviða, sem miðast við grunn sem er hraðari, hreinni og í grundvallaratriðum skalanlegur.
Photonics gagnaver innleiðing
Grundvallarflöskuhálsinn í gervigreindum á stórum-skala er ekki lengur óunnin tölva heldur hinn yfirþyrmandi orkukostnaður við að flytja gögn á þeim hraða og magni sem nútíma gervigreind krefst. Hröð þróun landamæralíkana þýðir að kerfi eru undir stöðugu álagi frá því að samræma þúsundir flísar samtímis. Hefðbundin innviði gagnavera getur einfaldlega ekki fylgt eftirspurn eftir stöðugum, mjög ákafurum gagnaskiptum.
Ljóseðlisfræði býður upp á tækifæri til að takast á við þetta vandamál á stefnumótandi stigi, frekar en að draga úr sívaxandi varmakröfum sífellt teygjanlegrar rafarkitektúrs. Snemma áætlanir iðnaðarins benda til þess að notkun ljóss til að flytja gögn skili u.þ.b. 5x aflnýtni og 10x netviðnámsþoli en hefðbundin rafeindatækni.
Ávinningurinn af kísilljóseindatækni nær út fyrir strax hagkvæmni og sjálfbærni. Með því að koma í veg fyrir umtalsverða gagnaflutninga-flöskuhálsa opnar ljóseindatækni einnig tölvugerðir sem áður voru taldar óframkvæmanlegar vegna orkukostnaðar, svo sem fullkomlega einsleit dulkóðun (vinnsla dulkóðaðra gagna án þess að afkóða þau nokkurn tíma).
Með því að útrýma takmörkum hefðbundins tölvuarkitektúrs hefur ljóseindatækni víðtæk áhrif- fyrir geira þar sem ekki er-viðræðuhæft um frammistöðu og gagnavernd sem krafist er af varnar-, fjármála- og heilbrigðisiðnaði.
Hingað til hafa viðbrögð gervigreindariðnaðarins við vaxandi orkuþörf sinni verið hæg og hefur ekki tekist að bregðast við byggingargöllum hefðbundins kísilarkitektúrs. Nýlegar margra milljarða-dala fjárfestingar NVIDIA þjóna sem skýrt merki um að ofurskalamenn viðurkenna nú að þetta er í grundvallaratriðum innviðavandamál.
Við verðum nú að spyrja okkur hvort við gerum meira af því sama-höldum áfram að plægja auga-vökva magn inn í uppbyggingu gagnavera og kæliinnviði, eða fjárfestum í nýstárlegum lausnum eins og ljóseindatækni, sem getur leyst helstu takmarkanir við uppruna.
Ljóseðlisfræði táknar nýjan sjóndeildarhring tækifæra. Frekar en að skipta um núverandi kerfi, eykur ljóseindatækni nútíma tölvuarkitektúr með því að opna nýja tölvugetu innan netsins sjálfs. Ljóseðlisfræði knýr flísaiðnaðinn í átt að stærstu byggingarlistarbreytingu sinni frá tilkomu von Neumann arkitektúrsins og það býður upp á tækifæri til að opna takmarkalausa tölvuvinnslu.
