Farvel til silicium: Kina afslører ‘LightGen’ – lys-processoren der udfordrer Nvidia og bryder varmemuren

Det globale teknologiske økosystem befinder sig midt i en stille, men uundgåelig infrastrukturkrise, drevet af den generative kunstige intelligens’ umættelige appetit på regnekraft. I takt med at sprogmodeller vokser til billioner af parametre, presses materialefysikken til det yderste af den historiske afhængighed af silicium. Problemet er ikke længere kun den rå styrke, der kræves til at træne disse modeller, men den kritiske flaskehals i inferens-fasen: den daglige, massive brug af værktøjerne til at generere tekst, lyd og video. Denne proces forbruger astronomiske mængder energi. I dag sætter genereringen af blot tusind AI-billeder et klimaaftryk, der svarer til at køre over seks kilometer i en benzinbil – en realitet, der truer med at udhule fremskridtene inden for vedvarende energi.

Halvlederindustrien står over for en uoverstigelig mur: varme. I årtier har Moores lov gjort det muligt at fordoble regnekraften ved at gøre transistorer mindre, men nede på nanometer-skala skaber den traditionelle elektroniske arkitektur en uholdbar termisk modstand. Når elektroner bevæger sig gennem kobber og silicium, skabes der varme, som nedbryder hardwaren og kræver kolossale kølesystemer. Samtidig skaber den klassiske von Neumann-arkitektur et latenstidsproblem kendt som “hukommelsesmuren”, hvor data spilder mere tid og energi på at rejse mellem processor og hukommelse end på selve beregningen. For at nå drømmen om generel kunstig intelligens (AGI) kræves et radikalt paradigmeskifte: farvel til elektronen, goddag til fotonen.

Fotonisk databehandling tegner sig som det nødvendige alternativ, der ændrer selve det fysiske medium for informationsbehandling. I modsætning til elektroniske chips, der afhænger af transistorer, som tænder og slukker under varmeudvikling, udnytter optiske chips lysets iboende egenskaber. Fotoner har hverken masse eller elektrisk ladning; de kan rejse gennem bølgeledere uden at skabe modstand eller varme, hvilket eliminerer behovet for massiv køling. Desuden muliggør de en hidtil uset parallelisme gennem bølgelængde-multiplexing, hvor flere datastrømme behandles samtidigt i samme fysiske kanal ved hjælp af forskellige lysfarver.

Du vil måske også kunne lideDen algoritmiske seance: Sorg, dataisme og endelighedens død

I et gennembrud, der markerer et vendepunkt for halvlederteknologien, har forskere fra Shanghai Jiao Tong Universitet og Tsinghua Universitet præsenteret “LightGen”. Detaljerne, som har rystet det videnskabelige samfund, afslører en fuldt fotonisk processor, der er den første af sin slags til at køre store generative AI-modeller med en effektivitet, som silicium-hardware ikke kan matche. Ved at overvinde historiske begrænsninger for optisk tæthed er det lykkedes teamet under ledelse af professor Chen Yitong at integrere over to millioner fotoniske “neuroner” på en enhed på blot 136,5 kvadratmillimeter ved hjælp af avanceret 3D-pakning. Dette løfter optisk databehandling fra at være en laboratoriekuriositet til et funktionelt system, der kan håndtere komplekse opgaver.

Den virkelige revolution ved LightGen ligger i evnen til at behandle billeder holistisk og undgå digital fragmentering. Traditionelle grafikprocessorer (GPU’er) som dem fra Nvidia er nødt til at splitte et billede op i tusindvis af små bidder for at behandle det, hvilket ødelægger vigtige statistiske sammenhænge og sluger hukommelse. LightGen benytter derimod et “Optisk Latent Rum”. Ved hjælp af ultratynde diffraktive meta-overflader komprimerer og behandler chippen den visuelle information komplet ved at modulere lyset kontinuerligt i det analoge domæne. Dette bevarer dataens integritet og fjerner de analog-til-digital flaskehalse, der bremser konventionel computervision.

Laboratorietests placerer LightGen som en disruptiv kraft over for siliciums nuværende hegemoni. I komplekse opgaver som semantisk billedgenerering og rumlig 3D-rendering demonstrerede LightGen-prototypen en energieffektivitet og beregningshastighed, der var mere end 100 gange højere end en Nvidia A100 GPU. Selvom Nvidia siden har lanceret mere avancerede arkitekturer som Blackwell B200, er den underliggende fysik på lang sigt i optikkens favør: Mens silicium kæmper med varme og latens, opererer fotonik med ubetydelig varmeudvikling og en teoretisk ubegrænset båndbredde.

Dette fremskridt kan ikke forstås uden konteksten af “chip-krigen” og Kinas strategi for teknologisk suverænitet. I lyset af amerikanske eksportrestriktioner, der blokerer adgangen til ekstrem ultraviolet litografi (EUV) og banebrydende GPU’er, har Beijing fremtvunget en parallel innovation. LightGen beviser, at det er muligt at omgå flaskehalsene i silicium-litografi: Fotoniske chips kræver ikke nødvendigvis transistorer i sub-nanometer størrelse, hvilket gør det muligt at fremstille avancerede acceleratorer med ældre og mere tilgængeligt udstyr. Sammen med Tsinghuas ACCEL-chip og fremskridt inden for optisk kvantecomputing bygger Kina et økosystem af “heterogen computing” designet til at overvinde den vestlige blokade.

Skiftet mod lys er et globalt fænomen, der går på tværs af landegrænser, med kritiske fremskridt inden for materialevidenskab også i Europa. Forskere ved Edinburgh Universitet har formået at stabilisere legeringer af germanium og tin (GeSn), der muliggør effektiv lysemission og er kompatible med eksisterende silicium-produktionsprocesser. Dette løser en af de store historiske forhindringer: at skabe lasere og optiske komponenter i mikroskopisk skala direkte på chippen, et afgørende skridt for massekommercialisering af processorer som LightGen.

Overgangen fra laboratorium til kommerciel masseproduktion står dog over for monumentale udfordringer. At skalere disse systemer indebærer at håndtere følsomhed over for omgivende støj og vanskeligheden ved at fremstille millioner af optiske komponenter med den nødvendige præcision. Infrastrukturen for fotonik-støberier er stadig i sin vorden sammenlignet med silicium-industriens modenhed, og Nvidia fastholder en enorm kommerciel “voldgrav” takket være sit CUDA-softwareøkosystem. Analytikere advarer om, at selvom fysikken er solid, er det for tidligt at kalde LightGen for en umiddelbar “Nvidia-dræber”. Men hvis de kinesiske støberier formår at forfine disse produktionsprocesser uden for vestlig eksportkontrol, kan den geopolitiske balance for computerkraft ændres irreversibelt.

Fremtidens databehandling, dikteret af universets fysiske begrænsninger, ser ud til at være skrevet i lys. Selvom elektroniske chips vil bevare deres kommercielle dominans på kort sigt, skubber AI’s manglende energimæssige bæredygtighed og efterspørgslen på generel multimodal intelligens uundgåeligt udviklingen mod optik. LightGen er beviset på, at silicium-monopolet ikke er permanent, og at den næste store hardware-revolution allerede er begyndt.

Flere som denne

Den anden side af medaljen: Hvordan Samsung Galaxy Z Flip 7 endelig blev voksen

Maestro: VR-dirigentspil får Star Wars-DLC og lanceres til PSVR2

Tæmningen af gruppechatten: Hvordan WhatsApp former vores digitale sociale liv

Hexstrike-AI: Begyndelsen på Autonom Udnyttelse af Zero-Day Sårbarheder

Destiny 2 afslører samarbejde med Lucasfilm Games i udvidelsen Renegades

Intelligensens nye fysik: Termodynamisk databehandling og enden på det digitale deterministiske paradigme