Chińskie Osiągnięcia w Fotonice Wyzwaniem dla Dominacji Układów Elektronicznych w AI

W dziedzinie zaawansowanych obliczeń obserwuje się fundamentalną zmianę paradygmatu, która odchodzi od tradycyjnej elektroniki na rzecz technologii światłowodowej w kontekście Sztucznej Inteligencji (AI). Chiny aktywnie rozwijają fotoniczne układy scalone, które wykorzystują fotony, czyli cząstki światła, do przetwarzania informacji, stanowiąc bezpośrednie wyzwanie dla dominujących obecnie Procesorów Graficznych (GPU) opartych na elektronach. Ten postęp wpisuje się w szerszą, strategiczną dążność Państwa Środka do osiągnięcia samowystarczalności technologicznej oraz optymalizacji zużycia energii w dynamicznie rozwijającej się infrastrukturze AI.

Determinacja Chin do wyprzedzenia konkurencji na globalnym rynku AI jest widoczna w planach inwestycyjnych, gdzie rząd przeznacza około 10 bilionów juanów na rozwój AI w perspektywie 15 lat. Prototypy tych innowacyjnych chipów deklarują znaczący skok wydajności, sugerując nawet stukrotnie większą prędkość i efektywność w specyficznych zadaniach obliczeniowych w porównaniu do konwencjonalnego sprzętu elektronicznego. Kluczowym kamieniem milowym w 2025 roku był układ LightGen, opracowany przez konsorcjum badaczy z Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju oraz Uniwersytetu Tsinghua. Publikacja wyników w czasopiśmie Science w grudniu 2025 roku potwierdziła, że LightGen, wyposażony w ponad dwa miliony neuronów fotonicznych, wykazał wyższą wydajność w zadaniach generatywnej AI, takich jak synteza obrazu, wykorzystując algorytm uczenia nienadzorowanego.

Innym godnym uwagi przedsięwzięciem jest projekt ACCEL (All-Analogue Chip Combining Electronics and Light), również pochodzący z Uniwersytetu Tsinghua, który integruje elementy fotoniczne z analogową elektroniką. Badania wykazały, że ACCEL jest w stanie osiągnąć prędkości trzysta razy większe niż GPU A100 w określonych zadaniach wizyjnych, przy jednoczesnym drastycznym ograniczeniu zużycia energii, szacowanym na czteromilionowe zmniejszenie w porównaniu do GPU. Ta zaawansowana architektura celowo eliminuje opóźnienia i straty energii, które są nieodłącznie związane z konwersją sygnałów z analogowych na cyfrowe, co jest standardem w systemach hybrydowych. Wcześniejsze prace nad układami hybrydowymi, jak ACCEL, już w 2024 roku wykazały potencjał, osiągając wydajność energetyczną na poziomie 74,8 Peta-OPS/W, co było wielokrotnie wyższe niż w architekturach GPU i TPU.

Rozwój ten ma miejsce w kontekście strategicznego wzmacniania krajowej bazy technologicznej, będącego częścią wizji samowystarczalności, której elementem jest inicjatywa „Made in China 2025”. Inwestycje w infrastrukturę są intensywne; na przykład, Szanghaj planuje uruchomienie pięciu nowych centrów danych do końca 2025 roku, wspieranych przez ogólnokrajową sieć „optycznego szkieletu”. Wcześniejsze państwowe inicjatywy, jak JFS Laboratory, założone w 2021 roku z finansowaniem rzędu 8,2 miliarda juanów, również koncentrowały się na krzemowych układach fotonicznych. W kontekście globalnej rywalizacji technologicznej, Chiny dążą do zmniejszenia zależności od importu zaawansowanych układów scalonych nawet o 15% do końca 2025 roku, co podkreśla strategiczne znaczenie tych krajowych innowacji. Choć powszechnie używane uniwersalne GPU nie znikną z rynku w najbliższym czasie, osiągnięcia te pozycjonują układy fotoniczne jako kluczowy element przyszłości zaawansowanych, bazujących na świetle systemów obliczeniowych.