Искусственный интеллект превзошел человека в проектировании фотонных микросхем. Алгоритм, созданный учеными, позволил уменьшить ключевые компоненты в 500 раз по сравнению с традиционными разработками. Это открывает новые возможности для упаковки большего числа элементов на одном чипе. На крупном плане показаны разработанные на компьютере наноструктуры, разветвители длин волн, сортировщики мод и зеркала, а иллюстрации слева демонстрируют, как эти компоненты могут быть интегрированы в фотонные схемы. (Автор фото: Тони Би / MPL). Фотонные микросхемы используют свет вместо электричества для передачи и обработки информации. В отличие от обычных чипов, они работают быстрее, обеспечивают большую пропускную способность и выделяют меньше тепла. Такие чипы применяют в оптоволоконной связи, центрах обработки данных, системах искусственного интеллекта и автономных автомобилях. Вместо металлических проводов в этих чипах используются световоды — микроканалы шириной в несколько микрометров. Они направляют свет, разделяют его по длинам волн и пространственным модам, а также выполняют функции зеркал. Все это умещается в пространстве, которое меньше толщины человеческого волоса. В новой работе ученые использовали алгоритм обратного проектирования. Вместо того чтобы создавать конструкцию вручную, они задали нейросети желаемый результат и ограничения по производству. Алгоритм сам подбирал и тестировал варианты, пока не нашел оптимальную структуру. Специалисты назвали результат «выходящим за пределы человеческой интуиции». Традиционно инженеры проектируют компоненты вручную, отталкиваясь от проверенных решений. Это медленно и ограничивает возможные варианты. В отличие от них, нейросеть может перебирать тысячи вариантов и находить решения, которые не пришли бы в голову человеку. Компоненты изготовили из нитрида кремния толщиной 400–800 нанометров, что толще стандартных 150–400 нанометров. Это позволило снизить потери света и лучше удерживать волны. Зеркала размером около 11 микрометров отражали до 98,5% света, а свет проходил между ними более ста раз. Разделитель длин волн получился размером с бактерию — около 5 микрометров в поперечнике. Пока каждый компонент создан отдельно. Следующий шаг — объединить их в полноценную оптическую схему на одном чипе.
Источник новости: overclockers.ru
