China desarrolla el primer chip fotoelectrónico súper analógico del mundo

Una ilustración muestra un chip fotoelectrónico totalmente analógico desarrollado por investigadores chinos de la Universidad de Tsinghua. /CMG

Investigadores chinos de la Universidad de Tsinghua han desarrollado un chip fotoelectrónico totalmente analógico que puede procesar tareas de visión por computadora con mayor velocidad y eficiencia energética que los chips existentes, siendo el primero de su tipo en el mundo.

Los hallazgos del equipo de investigación, que proporcionan una alternativa a las tecnologías existentes basadas en la conversión de analógico a digital, se publicaron en la revista Nature.

En el nuevo estudio, los investigadores dise?aron un procesador fotoelectrónico integrado para aprovechar las ventajas tanto de la luz, en forma de fotones, como de los electrones, como se encuentran en las corrientes eléctricas, de forma totalmente analógica. El resultado se denomina "chip totalmente analógico que combina informática electrónica y ligera" o ACCEL.

Las pruebas demostraron que ACCEL es capaz de reconocer y clasificar objetos con un grado de precisión comparable al de las redes neuronales digitales. Además, clasifica imágenes de alta resolución de diversas escenas de la vida diaria más de 3.000 veces más rápido y con 4.000.000 de veces menos consumo de energía que una unidad de procesamiento gráfico (GPU) de primera línea.

Miembros del equipo de investigación que desarrolló un chip fotoelectrónico totalmente analógico posan para una fotografía en grupo en la Universidad Tsinghua en Beijing, China, el 20 de abril de 2021. /CMG

Las se?ales analógicas y digitales son dos tipos de se?ales que transportan información. Las se?ales analógicas varían continuamente, como ocurre con los rayos de luz que forman una imagen, mientras que las se?ales digitales son discontinuas, como ocurre con los números binarios.

En tareas informáticas basadas en la visión, como el reconocimiento de imágenes y la detección de objetos, las se?ales del entorno son analógicas y deben convertirse en se?ales digitales para ser procesadas por redes neuronales de IA, sistemas entrenados para reconocer patrones y relaciones en un conjunto de datos.

Sin embargo, la conversión de analógico a digital consume tiempo y energía, lo que limita la velocidad y la eficiencia del rendimiento de la red neuronal. La computación fotónica, que utiliza se?ales de luz analógicas, es uno de los enfoques más prometedores para abordar el problema.

"Maximizamos las ventajas de la luz y la electricidad bajo se?ales totalmente analógicas, evitando los inconvenientes de la conversión de analógico a digital y rompiendo el cuello de botella del consumo de energía y la velocidad", afirmó Fang Lu, investigador del equipo de Tsinghua.

Una revisión realizada por los editores de Nature decía que el equipo había minimizado la necesidad de convertidores de analógico a digital energéticamente costosos. "Este enfoque refrescante y pragmático hacia el hardware de inteligencia artificial que es altamente eficiente energéticamente aprovecha al máximo las tecnologías de computación electrónica y fotónica", dijo.

Fang se?aló que la ventaja de la potencia ultrabaja ayudará a mejorar el problema de calentamiento del escalado de chips y tiene el potencial de generar avances en el futuro dise?o de chips.

Dai Qionghai, director de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la Información de la Universidad de Tsinghua, dijo que el equipo ha desarrollado un prototipo de chip y trabajará para crear un chip de inteligencia artificial de uso general para una gama más amplia de aplicaciones.