PHOENICS

Das Mooresche Gesetz durchbrechen: Neues Photonikprojekt soll Rechenleistung für künstliche Intelligenz auf Petascale-Niveau beschleunigen

Das neue, mit 5,8 Millionen Euro dotierte EU-Projekt, das Licht nutzt, um die für die künstliche Intelligenz (KI) erforderlichen ultraschnellen Rechenleistungen zu erzielen, ist am 31. März angelaufen. Das PHOENICS-Projekt bringt weltweit führende Unternehmen im Bereich der neuromorphen photonischen Datenverarbeitung zusammen, um zum ersten Mal energieeffiziente Petaskalen-Rechenleistungen mit ultrahoher Bandbreite zu erreichen. Dies ist die Rechenleistung, die die KI benötigt, um ihr volles Potenzial zu erreichen.

Das vierjährige Projekt ist ein gemeinsames Forschungsprojekt der koordinierenden Universität Münster (WWU, Deutschland) in Zusammenarbeit mit:

•     Universität von Exter (UK)
•     École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL, Schweiz)
•     Nanoscribe GmbH & Co.KG (Deutschland)
•     Universität Oxford (UK)
•     Heinrich-Hertz-Institut der Fraunhofer-Gesellschaft (HHI, Deutschland)
•     Universität Gent (Belgien)
•     IBM Research GmbH (Schweiz)
•     MicroR System (Schweiz)

Anwendungen, die KI einsetzen, durchdringen immer mehr Bereiche der heutigen digitalisierten Gesellschaft, stellen jedoch enorme Herausforderungen an die elektronische Hardware in Bezug auf Rechenleistung und Speicherkapazität. KI benötigt eine Rechenleistung, die um mehr als das Fünffache über dem Mooreschen Gesetz liegt, und das ist bei den derzeitigen Trends nicht möglich. Das PHOENICS-Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen mit innovativen Hardwareansätzen für die Verarbeitung der enormen Datenmengen zu bewältigen, die für anspruchsvolle KI-Anwendungen benötigt werden. Durch die Abkehr von elektronischen hin zu photonischen Ansätzen wird das PHOENICS-Projekt bahnbrechende Methoden für die ultraschnelle Informationsverarbeitung etablieren.

Als neues Paradigma für KI-Computing wird die Entwicklung photonischer neuromorpher Prozessoren die Schlüsselinnovation sein, die eine noch nie dagewesene Rechenleistung und Energieeffizienz verspricht.

Das Akronym PHOENICS steht für "Photonic enabled petascale in-memory computing with femtojoule energy consumption" und fasst die drei Ziele des Projekts zusammen: Im Gegensatz zu herkömmlicher Hardware wird das Konzept des In-Memory-Computing eine Datenverarbeitung ermöglichen, die dem menschlichen Gehirn ähnlicher ist, indem die Trennung zwischen Rechen- und Datenspeichereinheiten aufgehoben wird; die Photonentechnologie ermöglicht einen Hochgeschwindigkeitsdatentransport, bei dem die derzeitigen elektronischen Systeme an ihre Grenzen stoßen; zusammengenommen wird dies zu erheblichen Energievorteilen führen.        

Die PHOENICS-Architektur basiert auf der hybriden Integration von drei verschiedenen Chip-Plattformen: einem Frequenz-Mikrokamm-Chip, der gemeinsam von der EPFL und MicroR Systems entwickelt wurde, einer aktiven Modulationseinheit aus InP (Indiumphosphid), die vom HHI entwickelt wurde, ergänzt durch einen Silizium-Photonik-Prozessor, der von den Universitäten Exeter, Oxford und Gent entwickelt wurde. WWU, Nanoscribe GmbH & Co. KG und IBM werden die Systemarchitektur entwerfen und die Chip-Plattformen zusammenfügen.  

Während der vierjährigen Förderperiode plant das Konsortium, photonisches Rechnen als wettbewerbsfähigen Ansatz für maschinelles Lernen zu etablieren.

Das Projekt wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 101017237 gefördert.

Die Förderlinie "FET Proactive" der EU-Kommission

FET Procative fördert aufkommende Themen und versucht, eine kritische Masse an europäischen Forschern in einer Reihe von vielversprechenden Sondierungsthemen aufzubauen. Damit werden Bereiche unterstützt, die noch nicht für die Aufnahme in die Forschungspläne der Industrie bereit sind, mit dem Ziel, neue interdisziplinäre Forschungsgemeinschaften aufzubauen und zu strukturieren. FET Proactive ist Teil des EU-Rahmenprogramms für Forschung und Innovation "Horizont 2020".

Beteiligte Institute:

Universität Münster (Deutschland), University of Exeter (UK), École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL, Schweiz), Nanoscribe GmbH & Co. KG (Deutschland), University of Oxford (UK), Fraunhofer Gesellschaft, Heinrich-Hertz-Institut (Deutschland), Universität Gent (Belgien), IBM Research GmbH (Schweiz), MicroR Systems (Schweiz)