逛完实验室我才懂:光子计算不是换了个芯片的电子计算

9月23号在南京参加一个半公开的科技小会,结束后蹭着东道主的车去了城郊的光子计算实验室,本来以为就是走走流程拍两张照,结果蹲在实验台边聊了快三个小时,打破了我之前对这个方向的所有刻板印象。

你看到的大部分光子计算demo,都是挑出来给你看的

推开门进实验室,我第一反应是有点失望。没有我脑补的满屋子七彩激光,也没有连到天际的光缆线,就是一块巴掌大的芯片,插在普通服务器机箱里,连屏幕都是实验室淘汰下来的旧办公屏。工程师插了个U盘进去跑任务,屏幕上跳出来几行数据,演示的是AI图像分类,同功耗下速度是旁边同级别电子芯片的一倍还多。站在那看了十分钟,周围一群投资人拿着手机拍个不停,嘴里念叨着下一代算力革命。说实话,我当时就反应过来,这个demo是故意挑过的。光子算这个任务,本来就是降维打击,不拿这个出来展示,难道拿个word文档给你看打字速度?不是说演示造假,只是很容易给普通人造成错觉——光子已经能把电子按在地上打了,明天就能换掉所有硅芯片。
南京实验室桌面级光子计算原型芯片
南京实验室桌面级光子计算原型芯片

光子的天生优势,刚好戳中电子的死穴

很多人听完“光子计算”四个字,第一反应就是“用光代替电做计算对吧”?不对。至少不全对。你可以这么理解:电子挤在细小的铜导线里跑,跑快了就会互相挤撞,撞就发热,发热就出错,要降温还要额外花电费。这就像早晚高峰的城市隧道,一共就两车道,一万辆车抢着过,堵到所有人都动不了。光子不一样。不同波长的光,可以在同一条光路里同时走,互相不干扰,天生就是并行好手。现在我们聊得最多的大模型,核心运算是什么?就是大规模的矩阵乘法加法,刚好就是一堆需要同时算的活。光子算这个,就像商场旺季同时开了一百个收银台,你买完东西直接结账走,根本不用排队。现在大模型训练一次,电费都是千万级别的,数据中心夏天降温都能把电网给搞波动了,这块能省下来,吸引力真的太大了。不过话说回来,光子不是万能的。你现在用来刷手机的逻辑运算,存文件的存储,这些 sequential 的活,电子芯片磨了几十年,优化到成本几毛钱一片,性能拉满,光子根本比不过。那些喊着光子计算机明年就要装进你口袋的,不是坏就是傻。
光子芯片多层并行光路计算示意图
光子芯片多层并行光路计算示意图

离商用还有多远?比你想的久,但也比你想的近

离商用还有多远?比你想的久,但也比你想的近
离商用还有多远?比你想的久,但也比你想的近
那天和工程师蹲在实验台边抽烟,他吐了一口烟圈说,我们现在搞了快六年,最难的从来不是原理,是工程。原理九十年代就讲清楚了,谁都懂,难的是把几千个光学元件,塞进一平方厘米的硅片里,还能保证良率。我问他现在良率多少,他笑了笑说,刚过百分之十。也就是说做十片,只有一片能用,剩下的都废了,成本怎么降?还有个绕不开的问题,光子本身存不住数据。你算完了,得立刻把数据导去电子存储里,来回导的延迟,有时候都能把光子省下来的时间给吃掉了。那是不是说光子计算就是骗资本的幌子?当然不是。现在已经有大厂开始把光子计算加速卡塞进数据中心了,不用全换整个系统,就是加一块卡,专门用来干AI推理的矩阵运算,其他活还是留给电子芯片干。算下来,一年省下的电费,就能把卡钱赚回来,这不就是实实在在的落地吗?我伸手摸了摸原型卡的外壳,跑了半小时任务,温度才不到三十六度,同性能的电子加速卡,摸一下都烫手,那一瞬间真的挺震撼。原来这个只出现在论文里的概念,已经实实在在能干活了。很多人说光子计算要取代硅基电子,我那天出来之后反而觉得,未来十年甚至二十年,主流肯定是光电混合计算。电子干它擅长的逻辑控制、存储,光子干它擅长的大规模并行计算,谁也不吃掉谁,互补着往前走。资本喜欢炒颠覆的概念,喜欢说谁干掉谁,其实真正的科技进步,哪有那么多戏剧性的颠覆?都是一点点磨,一点点改,今天解决一个良率问题,明天解决一个损耗问题,慢慢就走进你我生活了。我之前总觉得,摩尔定律走到头了,算力增长就要慢下来了,那天逛完实验室出来,坐在回市区的车上看着窗外的长江,突然觉得,路其实还很多。只是不用急,慢慢来。反正我们这些看热闹的,等着用更便宜更快的AI,不就行了吗?

作者|科技

排版|科技

审核|满满

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文章名称:逛完实验室我才懂:光子计算不是换了个芯片的电子计算
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