ആധുനിക ഡിജിറ്റൽ യുഗത്തിന്റെ അടിത്തറ പാകിയ ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ ജനറൽ പർപ്പസ് ഇലക്ട്രോണിക് കമ്പ്യൂട്ടറായ ‘എനിയാക്’ (ENIAC) വികസിപ്പിച്ചതിന്റെ എൺപതാം വാർഷികത്തിൽ, കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ചരിത്രത്തിൽ പുതിയൊരു നാഴികക്കല്ലിന് തുടക്കമിടുകയാണ് പെൻസിൽവാനിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ (University of Pennsylvania) ശാസ്ത്രജ്ഞർ. നിലവിലെ ഇലക്ട്രോണിക് സംവിധാനങ്ങൾക്ക് പകരമായി, ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇന്റലിജൻസ് (AI) പ്രോസസിംഗിനായി പ്രകാശത്തെ (Photons) പൂർണ്ണമായും പ്രയോജനപ്പെടുത്താനുള്ള വിപ്ലവാത്മകമായ ഗവേഷണങ്ങളിലാണ് ഇവർ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇന്റലിജൻസ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ അതിവേഗത്തിലുള്ള വളർച്ച നിലവിലുള്ള സിലിക്കൺ ചിപ്പുകളുടെ ഭൗതികവും ഊർജ്ജപരവുമായ പരിമിതികളെ വെല്ലുവിളിക്കുന്ന പശ്ചാത്തലത്തിലാണ് ഈ പുതിയ കണ്ടെത്തൽ പ്രസക്തമാകുന്നത്.
സിലിക്കൺ കമ്പ്യൂട്ടിംഗും AI നേരിടുന്ന പ്രതിസന്ധികളും
പരമ്പരാഗത കമ്പ്യൂട്ടർ പ്രോസസറുകൾ വിവരങ്ങൾ കൈമാറുന്നതിനും കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തുന്നതിനും ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ചലനത്തെയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്. എന്നാൽ, ഒരു മാധ്യമത്തിലൂടെ ഇലക്ട്രോണുകൾ സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ സ്വാഭാവികമായും ഉണ്ടാകുന്ന പ്രതിരോധവും താപവും വലിയ തോതിൽ ഊർജ്ജ നഷ്ടത്തിന് കാരണമാകുന്നുണ്ട്. വൻകിട AI ഡാറ്റാ സെന്ററുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്ന ഡാറ്റയുടെ അളവ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഈ സംവിധാനങ്ങൾ തണുപ്പിച്ചു നിർത്തുക എന്നത് ഇന്നത്തെ സാങ്കേതിക മേഖല നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളിയാണ്.
ഈ പ്രതിസന്ധി മറികടക്കാനാണ് പെൻസിൽവാനിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഫിസിസിസ്റ്റ് നയിക്കുന്ന ഗവേഷക സംഘം പ്രകാശ കണികകളായ ഫോട്ടോണുകളെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗിലേക്ക് കൊണ്ടുവരാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ആരംഭിച്ചത്. ഭാരമില്ലാത്തതും ചാർജ് രഹിതവുമായ ഫോട്ടോണുകൾക്ക് ഊർജ്ജ നഷ്ടമില്ലാതെ അതിവേഗത്തിൽ ദീർഘദൂരം സഞ്ചരിക്കാൻ സാധിക്കും. എന്നാൽ, ഇവ തമ്മിൽ പരസ്പരം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാനുള്ള ശേഷി കുറവായതിനാൽ, കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ അടിസ്ഥാന പ്രവർത്തനങ്ങളായ സ്വിച്ചിംഗ്, ലോജിക് ഡിസിഷൻ മേക്കിംഗ് എന്നിവ പ്രകാശം മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് നിർവ്വഹിക്കുക അസാധ്യമായിരുന്നു.
ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടിംഗിലെ വിപ്ലവം: എക്സിറ്റോൺ-പോളാരിറ്റൺസ്
ഈ സാങ്കേതിക തടസ്സം പരിഹരിക്കുന്നതിനായി ഗവേഷകർ ‘എക്സിറ്റോൺ-പോളാരിറ്റൺസ്’ എന്നറിയപ്പെടുന്ന പ്രത്യേക ഹൈബ്രിഡ് ക്വാസി-കണികകൾ (Quasiparticles) രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. അങ്ങേയറ്റം നേർത്ത (Atomically thin) ഒരു സെമികണ്ടക്ടറിനുള്ളിൽ പ്രകാശത്തെ കെണിയിലാക്കിയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇത് സാധ്യമാക്കിയത്. ഇതിലൂടെ ഫോട്ടോണുകളെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി ശക്തമായി കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കാൻ (Coupling) അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു. ഫലത്തിൽ, പ്രകാശത്തിന്റെ അതിവേഗതയും ദ്രവ്യത്തിന്റെ (Matter) പരസ്പരം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാനുള്ള ശേഷിയും ഒത്തുചേരുന്ന ഒന്നായി ഈ പുതിയ ലൈറ്റ്-മാറ്റർ കണിക മാറി.
നിലവിലുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിപ്പുകൾ നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ പോരായ്മ പരിഹരിക്കാൻ ഈ കണ്ടെത്തലിനാകും. നിലവിലെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിപ്പുകൾക്ക് പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് ചില കണക്കുകൂട്ടലുകൾ വേഗത്തിൽ നടത്താമെങ്കിലും, സങ്കീർണ്ണമായ ‘നോൺ-ലീനിയർ ആക്ടിവേഷൻ’ (Nonlinear activation) അഥവാ തീരുമാനങ്ങൾ എടുക്കേണ്ട ഘട്ടത്തിൽ ഈ പ്രകാശ സിഗ്നലുകളെ വീണ്ടും ഇലക്ട്രോണിക് സിഗ്നലുകളാക്കി മാറ്റേണ്ടി വരുന്നു. ഈ ആവർത്തിച്ചുള്ള പരിവർത്തന പ്രക്രിയ പ്രോസസിംഗ് വേഗത കുറയ്ക്കുകയും കൂടുതൽ വൈദ്യുതി ചിലവാക്കുകയും ചെയ്യും.
എന്നാൽ പുതിയ ഹൈബ്രിഡ് കണികകൾ ഉപയോഗിച്ച്, സിഗ്നലുകളെ വൈദ്യുതിയിലേക്ക് മാറ്റാതെ തന്നെ പ്രകാശം വഴി മാത്രമുള്ള സ്വിച്ചിംഗ് വിജയകരമായി നടത്താമെന്ന് ഗവേഷകർ ലാബ് പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിച്ചു. ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വെറും 4 ക്വാഡ്രില്യൺ ജൂൾ ഊർജ്ജം മാത്രമേ ആവശ്യമായി വന്നുള്ളൂ. ഇത് നിലവിലെ ഇലക്ട്രോണിക് സ്വിച്ചുകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ അങ്ങേയറ്റം കുറഞ്ഞ അളവാണ്.
ഭാവി സാധ്യതകൾ
ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ വികസിപ്പിക്കാൻ കഴിഞ്ഞാൽ, ഭാവിയിലെ AI ചിപ്പുകൾക്ക് ക്യാമറ സെൻസറുകളിൽ നിന്നുള്ള ദൃശ്യങ്ങൾ ഇലക്ട്രോണിക് സിഗ്നലുകളാക്കി മാറ്റാതെ നേരിട്ട് പ്രകാശം വഴി തന്നെ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ സാധിക്കും. ഇത് വൻകിട ന്യൂറൽ നെറ്റ്വർക്കുകളുടെ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും കാർബൺ ഫൂട്ട്പ്രിന്റും ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കും. കൂടാതെ, ഭാവിയിൽ ചിപ്പുകളിൽ തന്നെ പ്രവർത്തിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സംവിധാനങ്ങൾക്ക് രൂപം നൽകാനും ഈ കണ്ടെത്തൽ വഴിയൊരുക്കുമെന്ന് ഗവേഷകർ വിലയിരുത്തുന്നു.
About The Author
