英伟达与光学的新前沿：人工智能的革命

在当前的技术环境中，光学一词不再仅仅代表公众对事件或公司的看法。今天，光学与技术创新、速度和性能同义，尤其是在人工智能领域。

在这场革命的主角中，Nvidia脱颖而出，它是市值最大的美国科技公司，正在果断地专注于新的光学数据传输解决方案。

Quantum-X 和 Spectrum-X：Nvidia 的赌注

根据最近的报告，Nvidia 正在准备明年推出两款新的光网络交换系统：Quantum-X (InfiniBand) 和 Spectrum-X。

这些设备承诺每个端口达到高达1.6 Tb/s的速度，与当前解决方案相比，消耗的能源要少得多。结果是？延迟大幅降低，韧性更强，以及大规模计算系统前所未有的部署速度。

这一转变标志着一个历史性的时刻，工程师们选择通过光而非电冲动来传输信号。

伴随着越来越强大的大型语言模型(LLM)的出现、计算成本的降低以及系统复杂性的增长，这是一场范式转变。许多人在问：光是否将是确保复杂系统实时运行的关键？

台积电模型：光学路线图

一些行业报告表明，英伟达正在遵循台积电这家台湾半导体制造巨头已经概述的战略。台积电的计划被称为COUPE，分为三个阶段：

1. 阶段 1：一个能够提供 1.6 Tbps 最大带宽的光学引擎。

2. 第二阶段：在CoWoS封装(中集成共同打包的光学组件与开关)，以实现高达6.4 Tbps。

3. 阶段3：实施COUPE-on-CoWoS中介，预期性能接近12.8 Tbps。

但共同封装光学是什么意思？它是光收发器在芯片上的直接集成，消除不同芯片结构之间的中介组件的需要。这是进一步减少延迟和提高能效的基础性进步。

光学竞赛：不止是英伟达

光学革命不仅仅关乎Nvidia。其他硬件巨头也在这个方向上进行大规模投资。

例如，博通正在开发Bailly，这是一款基于CPO (Co-Packaged Optics)的以太网交换机，承诺速度达到51.2 Tbps，并减少能耗。目标是将这项技术集成到其自己的ASIC StrataXGS Tomahawk 5中。

IBM 正在努力将光学电路引入数据中心，而 AMD 最近收购了一家专注于硅光子学的公司。

AMD的技术与工程高级副总裁Brian Amick强调，这项收购将使我们能够快速扩大能力，以支持和开发用于下一代人工智能系统的共同封装光子和光学解决方案。

人工智能中光子学的未来

轨迹与变革性影响

光子技术将在人工智能的传播中成为主流。

根据一份行业文件，光子学的进展正在激发人们对光子计算的兴趣，作为处理人工智能的一种有前景的模式。深度学习尤其提供了优化光子设计、开发智能光学系统和管理光学数据分析的新途径。

光子技术在人工智能计算中的应用将对包括光通信、自动驾驶和天文观测在内的多个领域产生变革性影响。

研究者的愿景

来自宾夕法尼亚大学的一篇文章强调了像Deep Jariwala这样的研究人员在纳米尺度上开发这些技术的工作。

Jariwala 描述了他所在领域许多人的梦想：一个未来，唯一的电子组件是计算机旁边的强激光器。与其将计算机连接到电源插座，不如使用连接到激光器的光纤电缆。一个全新的接口，可能会彻底改变我们对分布式网络的构思。

迈向分布式网络的新纪元

光学的竞争代表了未来人工智能和硬件最引人入胜和具有战略意义的挑战之一。

光学和光子解决方案的整合有望克服当前在速度、能效和可扩展性方面的限制。Nvidia与该领域的主要参与者一起，正在为一个新的时代铺平道路，在这个时代，光将成为技术创新的主要载体。

随着这些技术成为IT基础设施的不可或缺的一部分，我们将见证分布式网络的彻底转变，对所有依赖人工智能和高性能数据处理的行业产生深远影响。