Diseñan un chip óptico que reduce drásticamente el consumo energético de la inteligencia artificial

Un revolucionario avance tecnológico promete transformar el futuro de la inteligencia artificial haciéndola significativamente más eficiente desde el punto de vista energético. Investigadores del Centro de Óptica, Fotónica y Láseres (COPL) de la Universidad Laval han desarrollado un chip óptico del grosor de un cabello humano capaz de transmitir cantidades masivas de datos a velocidades ultrarrápidas con un consumo energético mínimo.

La innovación, publicada en la prestigiosa revista Nature Photonics, representa un salto cualitativo en la eficiencia de los sistemas de IA como ChatGPT, conocidos por su alto consumo energético. El diminuto chip óptico aprovecha el poder de la luz para transmitir información de manera revolucionaria, diferenciándose de los sistemas tradicionales que dependen únicamente de la intensidad lumínica.

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La clave del avance radica en la utilización tanto de la intensidad como de la fase de la luz, es decir, su desplazamiento temporal. Esta doble dimensión permite al sistema alcanzar niveles de rendimiento sin precedentes manteniendo un tamaño extremadamente compacto. "Estamos pasando de 56 gigabits por segundo a 1.000 gigabits por segundo", explica Alireza Geravand, estudiante de doctorado y primera autora del estudio.

Las cifras de rendimiento resultan asombrosas: el chip puede transferir el equivalente a más de 100 millones de libros en menos de siete minutos, aproximadamente el tiempo necesario para preparar una taza de café. Todo este proceso consumiría únicamente 4 julios de energía, la cantidad exacta necesaria para calentar un mililitro de agua un grado Celsius.

El sistema se basa en moduladores de microanillos, diminutos dispositivos con forma de anillo fabricados en silicio que pueden manipular la luz para codificar información. La innovación utiliza dos pares de anillos trabajando en paralelo: uno dedicado a la intensidad y otro especializado en la fase lumínica, maximizando la eficiencia de transmisión de datos.

Los centros de datos de IA actuales dependen de decenas o incluso cientos de miles de procesadores que se comunican como neuronas en el cerebro. Cada procesador individual ocupa pocos milímetros, pero colectivamente la infraestructura se vuelve enorme, requiriendo cantidades masivas de energía. "El resultado es un sistema de kilómetros de longitud", señala Geravand.

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Con esta nueva tecnología, las unidades pueden comunicarse de forma rápida y eficiente como si estuvieran a solo unos metros de distancia, una ventaja considerable ante el continuo crecimiento de la demanda de IA. Esta capacidad de transmisión ultrarrápida podría revolucionar el entrenamiento de modelos de inteligencia artificial, reduciendo significativamente tanto el tiempo como los recursos energéticos requeridos.

La tecnología podría llegar al mercado en los próximos años, con empresas como NVIDIA ya explorando moduladores de microring, aunque limitados a la intensidad de la luz. "Hace diez años, nuestro laboratorio sentó las bases de esta tecnología. Hoy, la estamos llevando al siguiente nivel. Quizás en unos años, la industria se ponga al día y esta innovación se abra paso en el mundo real", concluye Geravand.

Fuente: Nature