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May 20, 2023

A fotônica pode oferecer o próximo avanço na computação de pesquisa?

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Crédito: archy13/Shutterstock

As tecnologias de computação fotônica estão tendo um rápido crescimento na produção de pesquisa e desenvolvimento de tecnologia, e os produtos estão entrando no mercado. Como essa nova revolução da computação afetará as capacidades de pesquisa dos cientistas e engenheiros?

A tecnologia fotônica oferece enormes vantagens potenciais para velocidades de processamento de dados para infraestrutura de computação em grande escala, ao mesmo tempo em que promete reduzir o consumo de energia de redes e comunicações. Essa tecnologia tem grandes ramificações para infraestrutura de computação avançada, como supercomputadores (HPC e AI), computação em nuvem, rede de data center e até computação quântica.

Gargalos de desempenho e eficiência energética são uma preocupação crescente para cientistas e pesquisadores que usam sistemas HPC e IA, pois podem limitar o desempenho de aplicativos ou tornar a computação em larga escala insustentável.

Em março de 2023, Lumai, spinout da Universidade de Oxford, recebeu £ 1,1 milhão Innovate UK Smart Grant para poder comercializar seu trabalho em treinamento de rede totalmente óptica e óptica profunda para computação mais rápida e eficiente.

Saindo da Universidade de Oxford em janeiro de 2022, Lumai está desenvolvendo redes neurais totalmente ópticas para a próxima geração de IA. Com £ 1,1 milhão em financiamento Smart, a empresa está criando processadores avançados de computação óptica, onde o fluxo de informações e os cálculos não dependem do processamento eletrônico. O subsídio foi concedido em conjunto com a Universidade de Oxford e segue seu financiamento anterior do IP Group e Runa Capital.

A eletrônica digital baseada em transistor existente está lutando para suportar o potencial oferecido pela IA, especialmente com o aumento explosivo da demanda de computação para dar suporte a modelos inovadores de IA, como o ChatGPT. Para combater isso, a plataforma de computação da Lumai é capaz de processamento paralelo ultrarrápido e eficiente em termos de energia. As redes neurais ópticas da Lumai podem ser 1000 vezes mais rápidas – e muito mais sustentáveis ​​– do que a eletrônica digital baseada em transistor existente.

O financiamento apoiará a Lumai na construção e lançamento de redes neurais ópticas para computação de alto desempenho e visão de máquina, ao mesmo tempo em que lidera o desenvolvimento de tecnologias ópticas avançadas.

Tim Weil, CEO da Lumai, comentou: "A vitória do Innovate UK Smart Grant é uma prova da visão e paixão da equipe em criar computadores ópticos que são significativamente mais rápidos e consomem menos energia do que a eletrônica tradicional. Depois de sair da Universidade de Oxford, é apropriado que trabalhemos juntos no projeto Innovate UK para aprimorar ainda mais as capacidades desses sistemas ópticos avançados. Estamos entusiasmados por trazer a tecnologia revolucionária da Lumai para o mundo e esperamos deixar nossa marca no mercado do Reino Unido e além."

O dimensionamento contínuo dos sistemas HPC e AI depende de aumentos significativos de eficiência energética. Os maiores supercomputadores de hoje podem consumir até 20 megawatts e, com a demanda contínua por IA, a demanda de energia pode aumentar.

Reduzir a eficiência energética não é um conceito novo para provedores de sistemas HPC ou para aqueles que gerenciam ou provisionam clusters HPC. Por muitos anos, um envelope de potência de 20 MW foi discutido para computação em exascale. A Frontier pode ter falhado a meta de 20 megawatts por uma pequena margem, mas o sistema demonstra o quão longe a indústria de HPC chegou no desenvolvimento de sistemas HPC eficientes. Por exemplo, o supercomputador Sunway TaihuLight era o sistema mais poderoso do mundo quando foi lançado em 2016. Na edição de novembro de 2022 do Top500, este sistema está agora em 7º lugar, oferecendo um desempenho máximo de 93 PFlop/s (petaflops por segundo) com um consumo de energia de 15.371 kW (15,3 MW). Em comparação, o sistema LUMI, lançado em 2022, oferece quase três vezes o desempenho do Sunway TaihuLight a 309 PFlop/s, mas consome apenas uma fração da energia a 6.016 kW (6,0 MW).

No entanto, à medida que a nuvem HPC e a computação de IA continuam a crescer, mais cientistas e pesquisadores estão obtendo acesso à infraestrutura de computação avançada. Ainda há um crescimento significativo nos mercados de nuvem e IA. À medida que a demanda por supercomputadores de IA cresce, medidas devem ser tomadas para tornar a tecnologia mais sustentável.