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據(jù)最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志報道，美國麻省理工學(xué)院團(tuán)隊開發(fā)出一種專為無線信號處理而設(shè)計的全新人工智能（AI）硬件加速器。這種光學(xué)處理器能以光速進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算，可在數(shù)十納秒內(nèi)完成無線信號分類，且準(zhǔn)確率可達(dá)95%。其可廣泛應(yīng)用于高性能計算場景，遠(yuǎn)勝現(xiàn)有的數(shù)字AI加速器。

傳統(tǒng)的數(shù)字AI加速器需將無線信號轉(zhuǎn)化為圖像，再通過深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行分類。這種方法盡管準(zhǔn)確率高，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算密集，響應(yīng)速度難以滿足微秒級甚至更低的延遲要求。

團(tuán)隊此次開發(fā)了一種專為信號處理設(shè)計的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用光信號直接進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼與處理，從而提升了計算效率，降低了能耗。這個稱為“乘性模擬頻域變換光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（MAFT-ONN）的系統(tǒng)，在無線信號被數(shù)字化之前，就在頻域中完成所有信號編碼與機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算，極大提升了可擴(kuò)展性。

團(tuán)隊通過“光電乘法”技術(shù)，僅用一個設(shè)備就可集成1萬個神經(jīng)元并一次性完成所有乘法運(yùn)算，無需為每個神經(jīng)元單獨配置硬件。同時，該網(wǎng)絡(luò)可在光路中直接完成所有線性與非線性計算操作。實驗顯示，MAFT-ONN一次性分類的準(zhǔn)確率達(dá)85%，結(jié)合多次測量后可迅速提升至99%以上。整個過程耗時僅約120納秒，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)數(shù)字射頻設(shè)備的微秒級AI推理速度。

該芯片尤其適用于未來6G通信場景，例如認(rèn)知無線電，可根據(jù)無線環(huán)境變化自動調(diào)整調(diào)制方式，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。此外，它還可為邊緣計算設(shè)備賦能，如協(xié)助自動駕駛汽車實現(xiàn)快速響應(yīng)，或為智能起搏器提供實時健康監(jiān)測能力。