Репортаж от Wedoany，Шанхайская компания Guangbenwei Technology, специализирующаяся на оптических вычислениях, совместно с Dongfang Tiansuan запустила разработку первой в мире космической нагрузки на основе оптических вычислений, планируя впервые применить технологию оптических вычислений в инженерных сценариях космоса.
Космическая гонка вычислительных мощностей становится всё более напряжённой. Илон Маск прогнозирует, что к 2032 году работающие на солнечной энергии космические спутники с искусственным интеллектом могут стать самым экономически эффективным решением для вычислений в мире. Генеральный директор NVIDIA Дженсен Хуан в марте этого года также отметил, что везде, где генерируются данные, должен присутствовать интеллект. Однако космические вычисления сталкиваются с серьёзными инженерными вызовами: в вакуумной среде чипы с трудом отводят тепло, а высокоэнергетическое излучение частиц легко вызывает ошибки в вычислениях.
Компания Guangbenwei Technology пытается обойти эти проблемы с помощью технологии оптических вычислений. Компания считает, что оптические вычисления используют фотоны в качестве носителей вычислительной информации; фотоны не несут электрического заряда, поэтому они естественным образом не подвержены воздействию высокоэнергетических частиц и не требуют специальной радиационной защиты. При распространении света в волноводах для выполнения вычислений почти не выделяется тепло, а статическое энергопотребление теоретически стремится к нулю. Эти характеристики идеально соответствуют ограничениям спутников по энергоснабжению и отводу тепла. Кроме того, при одинаковом весе нагрузки оптические вычислительные чипы требуют более лёгких и компактных систем охлаждения и энергоснабжения, что позволяет разместить больше вычислительных мощностей.
Пу Хуанань, заместитель директора Исследовательского института Guangbenwei Technology, отметил, что повышение производительности электронных вычислительных чипов долгое время зависело от миниатюризации техпроцесса. Когда расстояние между затворами транзисторов уменьшается до определённого уровня, квантовое туннелирование приводит к утечкам и ошибкам вычислений. Оптические вычислительные чипы не зависят от передовых техпроцессов, основанных на экстремальном ультрафиолетовом литографии; существующие техпроцессы от 45 нм и выше, вплоть до субмикронного уровня, уже удовлетворяют требованиям производства. Увеличение вычислительной мощности достигается за счёт расширения масштаба оптических вычислений и использования многомерного мультиплексирования, такого как длина волны и поляризация фотонов, при этом тепловыделение и энергопотребление остаются стабильными.
В настоящее время Guangbenwei Technology является единственной в мире компанией, которая одновременно реализовала фотонные вычисления в памяти и оптические вычисления на стеклянной подложке. Фотонные вычисления в памяти позволяют хранить параметры больших моделей непосредственно внутри чипа, устраняя необходимость частой передачи данных, что снижает задержку вычислений до одной десятой от традиционных оптических решений. На основе этой технологической траектории компания разработала оптический вычислительный чип с самой высокой в мире плотностью вычислительной мощности, который прошёл многократную верификацию при производстве и был внедрён на уровне продуктов. В прошлом году компания выпустила первое поколение оптоэлектронных гибридных вычислительных карт и развернула их на вертикальных больших моделях в финансовом секторе, а второе поколение планируется выпустить в этом году.
От земли до космоса, Пу Хуанань считает, что оптическим вычислениям ещё предстоит преодолеть инженерный барьер. Сильные вибрации на этапе запуска ракеты создают нагрузку на структурную стабильность корпуса чипа, а после выхода на орбиту необходимо провести системную верификацию энергоснабжения, терморегулирования и связи. Стороны чётко разделили обязанности: Dongfang Tiansuan возглавляет разработку нагрузки, космическую радиационную защиту, терморегулирование, адаптацию энергоснабжения и весь процесс орбитальной верификации; Guangbenwei Technology предоставляет архитектуру оптического вычислительного чипа, вычислительный движок и поддержку программного стека. В настоящее время совместно разрабатываемая оптическая вычислительная нагрузка использует оптоэлектронные гибридные вычислительные карты с производительностью одной карты до 300 триллионов операций в секунду (TOPS), поддерживающие многопоточные вычисления с точностью INT8 и FP8, и уже прошла испытания в условиях орбитальной среды.
Компания Guangbenwei Technology заявляет, что её цель — построить полную систему оптических вычислений, от материалов, корпусировки до оптических и электронных чипов, от вычислительных узлов до их взаимосвязи и до полного программного стека, предоставляя клиентам гибкие комбинированные решения для оптических вычислений, оптической связи и оптической передачи на основе реальных потребностей. Этот путь аналогичен логике NVIDIA, которая эволюционировала от одного GPU до кластерных решений, но отличается по базовой технологической траектории.
В настоящее время индустрия космических вычислений всё ещё находится на очень ранней стадии развития. На этапах технической верификации, системной интеграции и масштабного развёртывания остаётся множество инженерных проблем, которые необходимо решить. Ограниченные энергетические ресурсы бортовых платформ, циклы итерации космических чипов и недорогой масштабный вывод на орбиту — всё это барьеры, которые космические вычисления должны преодолеть на пути от экспериментов к коммерциализации. Выбор технологической траектории для вычислительных чипов и систем определит верхнюю границу возможностей будущих вычислительных спутниковых группировок.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
