ชิปอิเล็กทรอนิกส์เป็นหัวใจสำคัญของโลกยุคใหม่ครับ ตั้งแต่ในโน้ตบุ๊ก สมาร์ทโฟน รถยนต์ ไปจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตพยายามทำให้ชิปเหล่านี้ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ
แต่ปัจจุบัน การพัฒนาเริ่มชะลอตัวลง เพราะการผลิตซับซ้อนและมีต้นทุนสูงขึ้น ประกอบกับเจอข้อจำกัดทางฟิสิกส์ ทำให้เพิ่มความเร็วได้ยาก สวนทางกับความต้องการพลังประมวลผลมหาศาลที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะจากการเติบโตของเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์
ทางเลือกใหม่ที่น่าสนใจคือชิปโฟโตนิกส์ หรือ Photonic Chips ซึ่งใช้แสงแทนไฟฟ้าในการส่งผ่านและประมวลผลข้อมูล ข้อดีคือมีความเร็วสูงกว่า มี Bandwidth ที่กว้างกว่า และมีประสิทธิภาพดีกว่า ไม่สูญเสียพลังงานไปกับความต้านทานไฟฟ้า และไม่เกิดความร้อนสูงเหมือนชิปอิเล็กทรอนิกส์
นอกจากนี้ การประมวลผลด้วยแสงยังเหมาะอย่างยิ่งกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าเมทริกซ์ มัลติพลิเคชัน ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของระบบ AI
แต่การพัฒนาชิปโฟโตนิกส์ก็เผชิญความท้าทายหลายด้าน เช่น การนำไปใช้งานร่วมกับระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่เดิม เพราะการแปลงสัญญาณแสงกลับเป็นไฟฟ้าอาจทำให้ช้าลง อีกทั้งการประมวลผลด้วยแสงมักเป็นแบบแอนะล็อก ซึ่งอาจมีความแม่นยำน้อยกว่าระบบดิจิทัล และยังจำกัดประเภทงานที่ทำได้
นอกจากนี้ การผลิตชิปโฟโตนิกส์ขนาดใหญ่ให้มีความแม่นยำสูงก็ยังเป็นเรื่องยาก และต้องพัฒนาซอฟต์แวร์กับอัลกอริทึมเฉพาะขึ้นมาใหม่
แต่ล่าสุด มีงานวิจัย 2 ชิ้นที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ทำให้เราเห็นถึงก้าวหน้าสำคัญที่ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ งานวิจัยชิ้นแรกจากบริษัท Lightelligence ได้พัฒนาหน่วยประมวลผลโฟโตนิกส์แบบใหม่ชื่อว่า PACE ซึ่งมีส่วนประกอบโฟโตนิกส์กว่า 16,000 ชิ้น สามารถแก้ปัญหาการคำนวณที่ซับซ้อนได้ มีความหน่วงต่ำ แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการนำไปใช้งานจริง รวมถึงการผสานกับฮาร์ดแวร์อิเล็กทรอนิกส์ และการขยายขนาดการผลิต
ส่วนงานวิจัยอีกชิ้นจากบริษัท Lightmatter ได้สร้างหน่วยประมวลผลโฟโตนิกส์ที่สามารถรันระบบ AI ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การสร้างข้อความเลียนแบบเชกสเปียร์ การจำแนกบทวิจารณ์ภาพยนตร์ หรือแม้กระทั่งการเล่นเกมคลาสสิกอย่าง Pac-Man โดยมีความแม่นยำใกล้เคียงกับชิปอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ที่สำคัญคือ มันมีศักยภาพในการขยายขนาดได้เช่นกัน
แม้จะยังมีข้อจำกัดด้านวัสดุและวิศวกรรมอยู่บ้าง งานวิจัยทั้งสองชิ้นนี้ถือเป็นก้าวสำคัญที่ชี้ว่าชิปโฟโตนิกส์อาจกลายเป็นฮาร์ดแวร์ยุคถัดไปที่ทรงพลังพอจะรองรับการใช้งาน AI ในอนาคตได้จริง แม้จะต้องมีการพัฒนาปรับปรุงด้านวัสดุและการออกแบบต่อไปครับ
ที่มา
