KI-Chips werden immer leistungsfähiger. Licht statt Strom könnte nun den nächsten Quantensprung darstellen: Forscher haben einen Licht-Chip entwickelt, der den Energieverbrauch von künstlicher Intelligenz deutlich reduzieren könnte.
Künstliche Intelligenz ist hungrig: nicht nur nach Daten, sondern auch nach Energie. Der enorme Stromverbrauch von KI-Rechenzentren ist deshalb längst zu einem ernsthaften Problem geworden. Doch ein neuer KI-Chip könnte Abhilfe schaffen.
Denn: Ein Team von Ingenieuren hat einen Computerchip entwickelt, der nicht auf Elektrizität, sondern auf Licht setzt. Das Ergebnis: eine bis zu 100-mal höhere Energieeffizienz – und zwar ohne Leistungseinbußen. KI-Chips basierten bislang auf einem Prozess namens „Convolution“, mit dem KI-Systeme Fotos, Videos oder Texte interpretieren und Muster erkennen können.
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Bisher war diese Berechnung extrem ressourcenintensiv und zeitaufwendig. Der neue Licht-Chip umgeht diesen Prozess, da er über winzige Linsen und Laser direkt auf der Platine verfügt. Dadurch kann er Berechnungen mit deutlich weniger Energie und in kürzerer Zeit durchführen.
Mit Licht statt Strom: Neuer Chip steigert Effizienz von KI
Der Chip sendet Daten zudem nicht mehr über elektrische Leitungen, sondern über Lichtstrahlen. Bei ersten Tests erreichte ein Prototyp eine Genauigkeit von 98 Prozent beim Erkennen von handgeschriebenen Ziffern und erreichte damit die Leistung herkömmlicher elektronischer Chips.
Die Forscher erreichten dabei eine Effizienz, die zehn bis 100 Mal höher ist als die von aktuellen Chips, die dieselben Berechnungen durchführen. „Einen wichtigen maschinellen Lernprozess mit fast null Energie auszuführen, ist ein Quantensprung für zukünftige KI-Systeme“, so Studienleiter Volker J. Sorger.
Die Technologie hinter dem Licht-Chip sind sogenannte Fresnel-Linsen im Miniaturformat. Diese zweidimensionalen Versionen derselben Linsen, die man in Leuchttürmen findet, sind nur einen Bruchteil so breit wie ein menschliches Haar. Daten, etwa aus einem Bild, werden direkt auf dem Chip in Laserlicht umgewandelt und durch diese Linsen geleitet.
Das Ergebnis wird dann wieder in ein digitales Signal zurückverwandelt, um die Aufgabe der KI abzuschließen. Der Einsatz von Licht hat dabei noch weitere Vorteile, denn das System kann mehrere Datenströme gleichzeitig verarbeiten, indem es verschiedene Lichtfarben nutzt.
Leuchtende Zukunft für KI?
Laut den Forschern ist es das erste Mal, dass diese Art der optischen Berechnung auf einem Chip angewendet und in ein KI-neuronales Netzwerk integriert wurde. Mit dieser Entwicklung könnte die enorme Belastung, die KI auf die Stromnetze ausübt, erheblich verringert werden.
Gleichzeitig könnten KI-Modelle noch leistungsfähiger werden. Die Forscher sind zumindest überzeugt, dass optische KI-Berechnungen bald ein zentraler Bestandteil jedes KI-Chips sind. Ihr Konzept zeigt, dass die Lösungen für einige der größten Probleme der Technologie in einer radikalen Abkehr von alten Konzepten liegen könnten.
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