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上海交通大學(xué)科研人員近日在新一代光計算芯片領(lǐng)域取得突破，首次實(shí)現(xiàn)了支持大規(guī)模語義媒體生成模型的全光計算芯片。相關(guān)研究昨日（19日）發(fā)表于國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）。

上海交通大學(xué)介紹稱，隨著深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大規(guī)模生成模型的迅猛演進(jìn)，AI正以前所未有的速度革新世界。然而，規(guī)模爆炸式增長的生成模型帶來超高算力和能耗需求，與傳統(tǒng)芯片架構(gòu)的性能增長速度已出現(xiàn)日益嚴(yán)峻的緊迫缺口。

光天然具備高速和并行的優(yōu)勢，因此被視為突破算力與能耗瓶頸的重要方向，光計算等新型架構(gòu)在科學(xué)界受到廣泛關(guān)注。所謂光計算，并非讓電子在晶體管中運(yùn)行，而是讓光在芯片中傳播，用光場的變化完成計算。

是次研究首次提出全光大規(guī)模語義生成芯片LightGen，這也是國際首次實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模全光生成式AI芯片，在單枚芯片上同時突破了百萬級光學(xué)神經(jīng)元集成、全光維度轉(zhuǎn)換、無真值光芯片訓(xùn)練算法的領(lǐng)域公認(rèn)瓶頸。

LightGen可完整實(shí)現(xiàn)“輸入—理解—語義操控—生成”的閉環(huán)，完成高分辨率（≥512×512）圖像語義生成、3D生成（NeRF）、高清視頻生成及語義調(diào)控，同時支持去噪、局部與全局特征遷移等多項大規(guī)模生成式任務(wù)。

實(shí)測表明，即便采用較滯后性能的輸入設(shè)備，LightGen仍可取得相比頂尖數(shù)字芯片2個和2個數(shù)量級的算力和能效提升。而如果采用前沿設(shè)備，LightGen理論可實(shí)現(xiàn)算力提升7個數(shù)量級、能效提升8個數(shù)量級的性能躍升。

上海交大集成電路學(xué)院助理教授陳一彤表示，把光計算真正用到生成式AI上并不簡單，已有的全光計算芯片主要局限于小規(guī)模、分類任務(wù)，光電級聯(lián)或復(fù)用又會嚴(yán)重削弱光計算速度。如何讓下一代算力光芯片運(yùn)行復(fù)雜生成模型，是全球智能計算領(lǐng)域公認(rèn)的難題。LightGen為新一代光計算芯片助力前沿AI開辟了新路徑，也為探索更高速、更高能效的生成式智能計算提供了新的研究方向。