在科技界的一項重大突破中，美國賓夕法尼亞大學的工程師們成功研發出一款革命性的光子芯片，這款芯片能夠利用光進行非線性神經網絡的訓練，這一成果被最新一期的《自然·光子學》雜志所報道。
這款芯片的工作原理顛覆了傳統，它不再依賴電力進行計算，而是利用光來完成復雜的AI訓練任務。通過光的運用，這款光子芯片能夠顯著加快AI的訓練速度，并大幅度降低能耗，為全光計算機的發展奠定了堅實的基礎。
傳統的AI芯片主要是電子芯片，它們依賴電流進行計算。然而，這款新研發的光子芯片則完全不同，它利用了光的特性來實現AI訓練中的非線性數學運算。在《自然·光子學》雜志的描述中，這款芯片通過改變光的行為，成功執行了現代AI核心中的復雜計算。
神經網絡是現代AI系統的核心組成部分，它們通過模仿生物神經組織的結構，連接簡單單元或“節點”的層，使AI系統能夠執行各種復雜任務。而這款光子芯片則通過一種特殊的半導體材料，實現了對光的精確控制。當攜帶輸入數據的“信號”光穿過這種材料時，一束從上方照射的“泵浦”光束會調整材料對光的反應。
通過精確控制泵浦光的形狀和強度，團隊成功地控制了信號光的吸收、傳輸或放大，這一過程實際上是在“編程”芯片執行不同的非線性函數。值得注意的是，這項研究并沒有改變芯片的基礎結構，而是通過光在材料內部形成的圖案來重塑光線穿越的方式，從而創造了一個可重構的系統。
為了驗證這款芯片的能力，團隊進行了多項基準AI問題的測試。在簡單的非線性決策邊界任務中，這款光子芯片實現了超過97%的準確率；在著名的鳶尾花數據集問題上，也達到了96%以上的準確率。這些結果表明，與傳統數字神經網絡相比，光子芯片不僅性能相當甚至更優，而且能耗更低。
實驗還進一步顯示，這款光子芯片僅需4個非線性的光學連接，就能達到傳統模型中20個固定非線性激活函數線性電子連接的效果。這一發現展示了該技術的巨大潛力，隨著架構的進一步擴展，其效率將更加顯著。
與以往制造后固定的光子系統不同，這款新芯片提供了一個靈活的平臺。通過泵浦光的作用，就像畫筆在畫布上繪制一樣，可以在芯片上繪制出可編程指令。這一成果標志著現場可編程光子計算機概念的一次實際證明，也是向光速訓練AI邁出的重要一步。
