Fraunhofer IIS desarrolla chips AI basados en redes neuronales de espiga, mejorando en gran medida la calidad de la señal y el aumento de las velocidades de transmisión de datos en las redes de fibra óptica.
El proyecto, conocido como SpikeHero, tiene como objetivo fortalecer la infraestructura digital europea e integrar la soberanía tecnológica a través de una mejor fibra óptica.
El Instituto está trabajando en proyectos con socios en los Países Bajos, la República Checa y Bélgica.
La importancia de las redes de fibra óptica en el futuro digital
Las redes de fibra óptica son la base del futuro digital. A medida que las industrias compiten por las tecnologías clave, la demanda de mayor ancho de banda y menor latencia continúa aumentando.
En particular, las futuras redes 6G deben cumplir con los requisitos de transmisión de datos muy altos.
El desafío es que la calidad de la señal tiende a disminuir a medida que aumenta la velocidad de datos deseada. Para compensar la interferencia, los proveedores actualmente confían en procesadores de señal digital.
«Sin embargo, estas son caras y no son soluciones sostenibles a largo plazo debido al enorme consumo de energía», explicó Michael Ross, gerente del grupo de IA integrado de Fraunhofer IIS.
«Como resultado, los aumentos adicionales en las tasas de datos de fibra óptica están colisionando con limitaciones técnicas».
Superar las dificultades de las redes neuronales
El proyecto SpikeHero está trabajando en soluciones a las limitaciones técnicas de la fibra óptica.
Los socios del proyecto están desarrollando una nueva arquitectura de procesador de IA que combina chips de red neuronales ópticas y eléctricas.
Estas redes neuronales monitorean continuamente los canales de comunicación, analizan las señales y usan los parámetros de control para corregir la interferencia del receptor. Al mantener la calidad de la señal, surgen nuevas posibilidades para aumentar la velocidad de datos de los sistemas de fibra óptica.
Específicamente, el proyecto tiene como objetivo triplicar el ancho de banda de 10 GHz a 30 GHz, reduciendo la latencia de 10 microsegundos a menos de 6 nanosegundos. Al mismo tiempo, se espera que el consumo de energía caiga de 7-10 vatios a solo 1-2 vatios.
Me inspiré el cerebro
Las redes neuronales enrolladas (SNN) se consideran un avance prometedor en la inteligencia artificial.
Sus modos de operación imitan los principios del cerebro humano. La información se procesa en forma de pulso y se procesa solo cuando se excede el umbral de asociación crítica. Esto hace que SNNS sea ideal para aplicaciones de IA que requieren capacidad de respuesta en tiempo real y eficiencia energética.
Hay muchos enfoques diferentes para desarrollar hardware de chips SNN. Los semiconductores ópticos transmiten picos a través de los fotones, pero sus contrapartes eléctricas usan voltaje y corriente.
Cada tipo tiene sus ventajas, y SpikeHero tiene como objetivo combinar ambas. Para los chips de SNN eléctricos, el proyecto utiliza los chips Senna desarrollados por Fraunhofer IIS y Fraunhofer Emft.
«Actualmente estamos trabajando en una segunda generación y estamos comprometidos con una tasa de picos más alta con un menor consumo de energía», dijo Ross.
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