Farvel til silisium: Kina avslører ‘LightGen’ – lysprosessoren som utfordrer Nvidia og bryter varmemuren

Det globale teknologiske økosystemet befinner seg midt i en stille, men uunngåelig infrastrukturkrise, drevet av den generative kunstige intelligensens umettelige appetitt på regnekraft. I takt med at språkmodeller vokser til billioner av parametere, presses materialfysikken til bristepunktet av den historiske avhengigheten av silisium. Problemet handler ikke lenger bare om den råstyrken som kreves for å trene disse modellene, men om den kritiske flaskehalsen i inferensfasen: den daglige, massive bruken av verktøyene til å generere tekst, lyd og video. Denne prosessen forbruker astronomiske mengder energi. I dag setter genereringen av bare tusen AI-bilder et klimaavtrykk som tilsvarer å kjøre over seks kilometer i en bensinbil – en virkelighet som truer med å uthule fremskrittene innen fornybar energi.

Halvlederindustrien står overfor en uoverstigelig mur: varme. I flere tiår har Moores lov gjort det mulig å doble regnekraften ved å krympe transistorene, men nede på nanometerskala skaper den tradisjonelle elektroniske arkitekturen en uholdbar termisk motstand. Når elektroner beveger seg gjennom kobber og silisium, skapes det varme som bryter ned maskinvaren og krever kolossale kjølesystemer. Samtidig skaper den klassiske von Neumann-arkitekturen et latenstidsproblem kjent som «minnesveggen», der data kaster bort mer tid og energi på å reise mellom prosessor og minne enn på selve beregningen. For å nå drømmen om generell kunstig intelligens (AGI) kreves et radikalt paradigmeskifte: farvel til elektronet, velkommen til fotonet.

Fotonisk databehandling tegner seg som det nødvendige alternativet, og endrer selve det fysiske mediet for informasjonsbehandling. I motsetning til elektroniske brikker som er avhengige av transistorer som slås av og på under varmeutvikling, utnytter optiske brikker lysets iboende egenskaper. Fotoner har verken masse eller elektrisk ladning; de kan reise gjennom bølgeledere uten å skape motstand eller varme, noe som eliminerer behovet for massiv kjøling. Dessuten muliggjør de en hittil usett parallellisme gjennom bølgelengdemultipleksing, der flere datastrømmer behandles samtidig i samme fysiske kanal ved hjelp av ulike lysfarger.

Du vil kanskje også likeSuncatcher-gambiten: Innsikt i Googles plan for å erobre KI-fremtiden

I et gjennombrudd som markerer et vendepunkt for halvlederteknologien, har forskere fra Shanghai Jiao Tong University og Tsinghua University presentert «LightGen». Detaljene, som har rystet det vitenskapelige miljøet, avslører en fullstendig fotonisk prosessor som er den første av sitt slag til å kjøre store generative AI-modeller med en effektivitet som silisium-maskinvare ikke kan matche. Ved å overvinne historiske begrensninger for optisk tetthet, har teamet under ledelse av professor Chen Yitong lykkes med å integrere over to millioner fotoniske «nevroner» på en enhet som bare måler 136,5 kvadratmillimeter, ved hjelp av avansert 3D-pakking. Dette løfter optisk databehandling fra å være en laboratoriekuriositet til et funksjonelt system som kan håndtere komplekse oppgaver.

Den virkelige revolusjonen med LightGen ligger i evnen til å behandle bilder helhetlig og unngå digital fragmentering. Tradisjonelle grafikkprosessorer (GPU-er), som de fra Nvidia, må dele opp et bilde i tusenvis av små biter for å behandle det, noe som ødelegger viktige statistiske sammenhenger og sluker minne. LightGen benytter derimot et «Optisk Latent Rom». Ved hjelp av ultratynne diffraktive metaoverflater komprimerer og behandler brikken den visuelle informasjonen i sin helhet ved å modulere lyset kontinuerlig i det analoge domenet. Dette bevarer dataenes integritet og fjerner de analog-til-digital-flaskehalsene som bremser konvensjonelt datasyn.

Laboratorietester plasserer LightGen som en disruptiv kraft mot silisiums nåværende hegemoni. I komplekse oppgaver som semantisk bildegenerering og romlig 3D-rendering viste LightGen-prototypen en energieffektivitet og beregningshastighet som var mer enn 100 ganger høyere enn en Nvidia A100 GPU. Selv om Nvidia siden har lansert mer avanserte arkitekturer som Blackwell B200, taler den underliggende fysikken på lang sikt til optikkens fordel: Mens silisium kjemper med varme og latens, opererer fotonikk med ubetydelig varmeutvikling og en teoretisk ubegrenset båndbredde.

Dette fremskrittet kan ikke forstås uten konteksten av «brikkekrigen» og Kinas strategi for teknologisk suverenitet. I lys av amerikanske eksportrestriksjoner, som blokkerer tilgangen til ekstrem ultrafiolett litografi (EUV) og banebrytende GPU-er, har Beijing tvunget frem en parallell innovasjon. LightGen beviser at det er mulig å omgå flaskehalsene i silisiumlitografi: Fotoniske brikker krever ikke nødvendigvis transistorer i sub-nanometerstørrelse, noe som gjør det mulig å produsere avanserte akseleratorer med eldre og mer tilgjengelig utstyr. Sammen med Tsinghuas ACCEL-brikke og fremskritt innen optisk kvantedatabehandling bygger Kina et økosystem av «heterogen databehandling» designet for å overvinne den vestlige blokaden.

Skiftet mot lys er et globalt fenomen som overskrider landegrenser, med kritiske fremskritt innen materialvitenskap også i Europa. Forskere ved Edinburgh University har klart å stabilisere legeringer av germanium og tinn (GeSn) som muliggjør effektiv lysutslipp og er kompatible med eksisterende produksjonsprosesser for silisium. Dette løser en av de store historiske hindringene: å skape lasere og optiske komponenter i mikroskopisk skala direkte på brikken, et avgjørende steg for massekommersialisering av prosessorer som LightGen.

Overgangen fra laboratorium til kommersiell masseproduksjon står imidlertid overfor monumentale utfordringer. Å skalere opp disse systemene innebærer å håndtere følsomhet for omgivelsesstøy og vanskeligheten med å produsere millioner av optiske komponenter med den nødvendige presisjonen. Infrastrukturen for fotonikk-støperier er fortsatt i startgropen sammenlignet med silisiumindustriens modenhet, og Nvidia beholder en enorm kommersiell «vollgrav» takket være sitt CUDA-programvareøkosystem. Analytikere advarer om at selv om fysikken er solid, er det for tidlig å kalle LightGen for en umiddelbar «Nvidia-dreper». Men hvis de kinesiske støperiene klarer å foredle disse produksjonsprosessene utenfor vestlig eksportkontroll, kan den geopolitiske balansen for datakraft endres irreversibelt.

Fremtidens databehandling, diktert av universets fysiske begrensninger, ser ut til å være skrevet i lys. Selv om elektroniske brikker vil beholde sin kommersielle dominans på kort sikt, driver AIs manglende energimessige bærekraft og etterspørselen etter generell multimodal intelligens uunngåelig utviklingen mot optikk. LightGen er beviset på at silisium-monopolet ikke er permanent, og at den neste store maskinvarerevolusjonen allerede har begynt.

Mer som dette

Intelligensens nye fysikk: Termodynamisk databehandling og slutten på det digitale deterministiske paradigmet

ICARUS: Console Edition annonsert for PlayStation 5 og Xbox Series-konsoller

Endflame annonserer Silent Road: Et psykologisk horrorspill med handling fra Japan

Pixel Maniacs og PM Studios annonserer det fargebaserte hjernetrimspillet ChromaGun 2: Dye Hard

Den algoritmiske seansen: Sorg, dataisme og endelighetens død

StoneHold avduket: En hybrid mellom action-MOBA og samlekortspill