طوّر علماء في جامعة لافال الكندية شريحة بصرية صغيرة، لكنها تُحدث نقلة نوعية، قادرة على نقل 1000 غيغابت في الثانية، مع استهلاك جزء ضئيل فقط من الطاقة التي تستهلكها الأنظمة التقليدية. 

سعى فريق البحث في مركز البصريات والفوتونيات والليزر (COPL) إلى تلبية احتياجات أنظمة الذكاء الاصطناعي عالية الطاقة، مثل ChatGPT، من خلال تطوير شريحة بصرية فريدة وموفرة للطاقة، حسب "إنترستينغ إنجينيرينغ".

يستخدم هذا الجهاز الفوتوني الثوري، الرفيع كشعرة، قوة الضوء بدلاً من الكهرباء كوسيلة رئيسية لنقل البيانات، ويُقال إنه قادر على نقل كميات هائلة من البيانات بسرعة فائقة، تصل إلى 1000 غيغابت في الثانية، مما يُمثل قفزة نوعية مقارنةً بالأنظمة الحالية التي تصل سرعتها القصوى إلى حوالي 56 غيغابت في الثانية.

وفقاً للباحثين، يكفي هذا لنقل ما يعادل 100 مليون كتاب في أقل من 7 دقائق، وهو نفس الوقت الذي يستغرقه تحضير فنجان قهوة.

صغير الحجم ولكن مليء بالإمكانيات 

تستخدم الشريحة طور الضوء، أي تحوله، للعمل ونقل المعلومات بفعالية أكبر، بإضافة هذا البعد الجديد إلى الإشارة، حقق الباحثون مستويات أداء غير مسبوقة.

وأوضح علي رضا جيرافاند، طالب دكتوراه في جامعة لافال والمؤلف الرئيسي للدراسة: "نقفز من 56 غيغابت في الثانية إلى 1000 غيغابت في الثانية، لكن السرعة ليست سوى نصف القصة، ما يجعل هذه الشريحة رائدة حقاً هو قدرتها على تحقيق هذه السرعة مع استهلاك أربعة جول فقط من الطاقة، وهي نفس الكمية اللازمة لتسخين مليلتر واحد من الماء بمقدار 1.8 درجة فهرنهايت (درجة مئوية واحدة).

ويعتمد هذا الاختراق على مُعدّلات الحلقات الدقيقة، وهي أجهزة صغيرة على شكل حلقة مصنوعة من السيليكون تُعالج الضوء لتشفير المعلومات، ويستخدم النظام زوجين من هذه المُعدّلات، أحدهما للتحكم في شدة الضوء، والآخر لضبط طوره.

ويتيح هذا النهج ثنائي القناة نطاقاً ترددياً أكبر بكثير في مساحة مادية أصغر بكثير، وأوضح جيرافاند أن الشريحة تُقدم حلاً واعداً لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.

وأضاف: "بسرعة 1000 غيغابت في الثانية، يُمكنك نقل مجموعة بيانات تدريب كاملة - أي ما يعادل أكثر من 100 مليون كتاب - في أقل من 7  دقائق، هذا يُعادل تقريباً الوقت الذي يستغرقه تحضير فنجان قهوة."

وتعتمد مراكز البيانات الحالية على عشرات أو حتى مئات الآلاف من المعالجات التي يجب أن تتواصل باستمرار، وغالباً عبر مسافات طويلة، على الرغم من أن حجم كل معالج لا يتجاوز بضعة ملليمترات، إلا أن البنية التحتية مجتمعةً تنمو بسرعة، وكذلك الطاقة اللازمة لتشغيلها.

وأوضح طالب الدكتوراه قائلاً: "ينتهي بك الأمر بنظام يمتد لعدة كيلومترات"، مضيفاً أنه بفضل التقنية الجديدة، يمكن للوحدات التواصل بسرعة وكفاءة، كما لو كانت المسافة بينها بضعة أمتار فقط.

 وهذه ميزة كبيرة في ظل تزايد الطلب على الذكاء الاصطناعي، في حين أن هذه التقنية لا تزال في مرحلة التجارب، إلا أن تطبيقاتها التجارية قد لا تكون بعيدة المنال، فقد بدأت شركات مثل NVIDIA بالفعل باستخدام مُعدّلات الحلقات الدقيقة، على الرغم من أن الأنظمة الحالية لا تزال تعتمد كلياً على شدة الضوء.

ومع ذلك، يضيف ابتكار الفريق مستوى جديداً كلياً من الوظائف، مما يُقرّب المجتمع خطوةً نحو الذكاء الاصطناعي بسرعة الضوء.