研究人员提出了基于低温超导光电方案的大规模人工智能系统沧州七喜电脑学校

随着各界对人工智能兴趣的提升，研究人员开始将注意力转移到如何构建一套能够与人类认知相仿、且能力相当的 AI 系统。比如近日，就有研究人员在《应用物理学快报》上发表了一篇题为《光电智能》的文章，其中提出了一种结合了光学和超导电子学的大规模人工智能方案。

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研究配图 - 2：跨尺度结构示意

尽管许多研究团队都选择了基于常温半导体的光电集成方案，但在低温条件下，超导体的光电集成要更加容易实现。

研究配图 - 3：光电神经元框图

在 AIP 出版的《应用物理快报》中，美国国家标准技术研究院（NIST）提出了一种大规模人工智能系统的构建方案，特点是着重于将光子组件与超导电子（而不是半导体）结合到一起。

研究配图 - 4：超导 / 光电子探测器电路图

研究作者 Jeffery Shainline 认为，通过在低温条件下运行并使用超导电子电路、单光子探测器和硅光源，将有助于开辟出一条通往具有丰富计算功能和可扩展性的制造道路。

研究配图 - 5：超导光电子网络的实验进展

借助这条复杂的光电子电路通信，可计算并构建出规模化的功能性 AI 认知系统，且这远远超出了单独使用光（或电子设备）所能实现的范围。

研究配图 - 1：每节点平均连接数

更让 Shainline 感到惊奇的是，与在室温下工作和使用的半导体方案相比，低温下的超导光电集成要容易实现得多。

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研究配图 - 6：300mm 晶圆可容纳的节点总数 / 波导节点的连接数

SCI Tech Daily 指出，超导光子探测器能够对单个光子进行探测。要实现同样的功能，半导体光子探测器需要用到大约 1000 个光子。

最终结果是，硅光源不仅能够在低至 4 开尔文的环境下工作，在亮度仅为室温下 1/1000 的情况下，仍可有效地开展通信。

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研究配图 - 7：光电神经系统的层次结构

尽管诸如手机芯片之类仍需在室温下工作，但这项新研究的技术理念，还是有助于让将来的先进计算系统具有广泛的实用性。

展望未来，研究团队还打算探索更复杂的、与其它类型的超导电子电路集成的方案，并展示构成 AI 认知系统的完整组件（包括突触和神经元）。

当然，最终影响这项技术能否顺利推出的关键，还是在于能否以合理的成本、实现大型系统的制造与运维。

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