Adjö kisel: Kina avslöjar ’LightGen’ – ljusprocessorn som utmanar Nvidia och krossar värmevallen

Det globala tekniska ekosystemet befinner sig mitt i en tyst men oundviklig infrastrukturkris, driven av den generativa artificiella intelligensens omättliga hunger efter beräkningskraft. I takt med att språkmodeller växer till biljoner parametrar pressas materialfysiken till bristningsgränsen av det historiska beroendet av kisel. Problemet handlar inte längre bara om den råstyrka som krävs för att träna dessa modeller, utan om den kritiska flaskhalsen i inferensfasen: den dagliga, massiva användningen av verktygen för att skapa text, ljud och video. Denna process förbrukar astronomiska mängder energi. Idag ger genereringen av bara tusen AI-bilder ett klimatavtryck som motsvarar att köra över sex kilometer i en bensinbil – en verklighet som hotar att radera ut framstegen inom förnybar energi.

Halvledarindustrin står inför en oöverstiglig mur: värme. I decennier har Moores lag gjort det möjligt att fördubbla beräkningskraften genom att krympa transistorer, men nere på nanometerskalan skapar den traditionella elektroniska arkitekturen ett ohållbart termiskt motstånd. När elektroner rör sig genom koppar och kisel uppstår värme som bryter ner hårdvaran och kräver kolossala kylsystem. Samtidigt skapar den klassiska von Neumann-arkitekturen ett latensproblem känt som ”minnesväggen”, där data slösar mer tid och energi på att resa mellan processor och minne än på själva beräkningen. För att nå drömmen om generell artificiell intelligens (AGI) krävs ett radikalt paradigmskifte: farväl till elektronen, välkommen till fotonen.

Fotonisk beräkning framträder som det nödvändiga alternativet och förändrar själva det fysiska mediet för informationsbehandling. Till skillnad från elektroniska chip, som är beroende av transistorer som slås på och av under värmeutveckling, utnyttjar optiska chip ljusets inneboende egenskaper. Fotoner har varken massa eller elektrisk laddning; de kan färdas genom vågledare utan att skapa motstånd eller värme, vilket eliminerar behovet av massiv kylning. Dessutom möjliggör de en aldrig tidigare skådad parallellism genom våglängdsmultiplexering, där flera dataflöden behandlas samtidigt i samma fysiska kanal med hjälp av olika ljusfärger.

Du kanske också gillarPixel Maniacs och PM Studios utannonserar det färgbaserade pusselspelet ChromaGun 2: Dye Hard

I ett genombrott som markerar en vändpunkt för halvledartekniken har forskare från Shanghai Jiao Tong University och Tsinghua University presenterat ”LightGen”. Detaljerna, som har skakat om forskarvärlden, avslöjar en helt fotonisk processor som är den första i sitt slag att köra stora generativa AI-modeller med en effektivitet som kiselhårdvara inte kan matcha. Genom att övervinna historiska begränsningar för optisk densitet har teamet under ledning av professor Chen Yitong lyckats integrera över två miljoner fotoniska ”neuroner” på en enhet som bara mäter 136,5 kvadratmillimeter, med hjälp av avancerad 3D-paketering. Detta lyfter optisk beräkning från att vara en laboratoriekuriositet till ett funktionellt system som kan hantera komplexa uppgifter.

Den verkliga revolutionen med LightGen ligger i förmågan att behandla bilder holistiskt och undvika digital fragmentering. Traditionella grafikprocessorer (GPU:er), som de från Nvidia, måste dela upp en bild i tusentals små bitar för att bearbeta den, vilket förstör viktiga statistiska samband och slukar minne. LightGen använder däremot ett ”Optiskt Latent Rum”. Med hjälp av ultratunna diffraktiva metaytor komprimerar och bearbetar chippet den visuella informationen i sin helhet genom att modulera ljuset kontinuerligt i den analoga domänen. Detta bevarar datans integritet och eliminerar de analog-till-digital-flaskhalsar som bromsar konventionellt datorseende.

Laboratorietester placerar LightGen som en disruptiv kraft mot kislets nuvarande hegemoni. I komplexa uppgifter som semantisk bildgenerering och rumslig 3D-rendering visade LightGen-prototypen en energieffektivitet och beräkningshastighet som var mer än 100 gånger högre än en Nvidia A100 GPU. Även om Nvidia sedan dess har lanserat mer avancerade arkitekturer som Blackwell B200, talar den underliggande fysiken på lång sikt till optikens fördel: Medan kisel kämpar med värme och latens, opererar fotonik med försumbar värmeutveckling och en teoretiskt obegränsad bandbredd.

Detta framsteg kan inte förstås utan kontexten av ”chipkriget” och Kinas strategi för teknologisk suveränitet. I ljuset av amerikanska exportrestriktioner, som blockerar tillgången till extrem ultraviolett litografi (EUV) och banbrytande GPU:er, har Peking tvingat fram en parallell innovation. LightGen bevisar att det är möjligt att kringgå flaskhalsarna i kisellitografi: Fotoniska chip kräver inte nödvändigtvis transistorer i sub-nanometerstorlek, vilket gör det möjligt att tillverka avancerade acceleratorer med äldre och mer tillgänglig utrustning. Tillsammans med Tsinghuas ACCEL-chip och framsteg inom optisk kvantberäkning bygger Kina ett ekosystem av ”heterogen beräkning” designat för att övervinna den västra blockaden.

Skiftet mot ljus är ett globalt fenomen som överskrider landsgränser, med kritiska framsteg inom materialvetenskap även i Europa. Forskare vid Edinburghs universitet har lyckats stabilisera legeringar av germanium och tenn (GeSn) som möjliggör effektiv ljusemission och är kompatibla med befintliga tillverkningsprocesser för kisel. Detta löser ett av de stora historiska hindren: att skapa lasrar och optiska komponenter i mikroskopisk skala direkt på chippet, ett avgörande steg för masskommersialisering av processorer som LightGen.

Övergången från laboratorium till kommersiell massproduktion står dock inför monumentala utmaningar. Att skala upp dessa system innebär att hantera känslighet för omgivande brus och svårigheten att tillverka miljontals optiska komponenter med den nödvändiga precisionen. Infrastrukturen för fotonik-gjuterier är fortfarande i sin linda jämfört med kiselindustrins mognad, och Nvidia behåller en enorm kommersiell ”vallgrav” tack vare sitt CUDA-mjukvaruekosystem. Analytiker varnar för att även om fysiken är solid, är det för tidigt att kalla LightGen för en omedelbar ”Nvidia-dödare”. Men om de kinesiska gjuterierna lyckas förfina dessa tillverkningsprocesser utanför västerländsk exportkontroll, kan den geopolitiska balansen för datorkraft förändras irreversibelt.

Framtidens databehandling, dikterad av universums fysiska begränsningar, verkar vara skriven i ljus. Även om elektroniska chip kommer att behålla sin kommersiella dominans på kort sikt, driver AI:s bristande energimässiga hållbarhet och efterfrågan på generell multimodal intelligens oundvikligen utvecklingen mot optik. LightGen är beviset på att kiselmonopolet inte är permanent, och att nästa stora hårdvarurevolution redan har börjat.

Mer som detta

StoneHold avtäckt: En hybrid mellan action-MOBA och samlarkortspel

Intelligensens nya fysik: Termodynamisk beräkning och slutet för det digitala deterministiska paradigmet

Suncatcher-gambiten: Inifrån Googles plan för att erövra AI-framtiden

Destiny 2 avslöjar samarbete med Lucasfilm Games i expansionen Renegades

Endflame utannonserar Silent Road: Ett psykologiskt skräckspel i japansk miljö

Tämjandet av gruppchatten: Hur WhatsApp omformar våra digitala sociala liv