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刘骏秋：光芯片应用不仅局限于人工智能


刘骏秋：光芯片应用不仅局限于人工智能文章插图
杭州网讯 12月18日-20日 ， 2020网易未来大会在杭州盛大举行 。 大会以“洞觉未见”为主题 ， 汇聚了全球最强大脑 ， 期盼以远见超越未见 ， 去寻找打开未来的钥匙 。
大会上 ， 瑞士洛桑联邦理工学院博士刘骏秋在《光芯片技术和人工智能》主题演讲时表示 ， 电芯片本质上在芯片的尺度上利用电子来生成处理和传输信息；光芯片就是把电子换成光子 ， 在芯片的尺度上用光子生成和处理、传输信息 。 与电芯片相比 ， 光芯片在诸多领域 ， 通讯、激光雷达、传感、图像分析上面有独一无二的优势 。
刘骏秋进一步解释 ， 光芯片速率可以达到100G ， 比电芯片快很多 ， 这样可以在光的通道上面做更多信息的编码 ， 它可以承载更多的信息 ， 同时功耗比电芯片更小 。 因为光在传播中不会产生任何热效应 ， 这和电子不一样 ， 还有光和光之间不会有相互作用 ， 不会受背景的电磁干扰 。
对于光芯片的应用 ， 刘骏秋说 ， 不仅局限于人工智能 。 还用它做微波滤波器、毫米波生成、天体光谱仪校准、微波生成 。 甚至可以做中红外双输光谱 ， 用来测量气体当中的成分 。 可以做光学相关断层扫描 ， 可以看生物组织的结构 ， 最后可以用在数据中心上做开关 ， 进行数据上面的调控 。
以下为刘骏秋演讲实录：
大家好 ， 我是刘骏秋 。 我在瑞士洛桑联邦理工从事光芯片研发的工作 ， 未来有可能近期加入南方科技大学 ， 在国内做一些氮化硅光芯片方面的研究 。 首先感谢网易未来大会邀请我来 ， 给大家介绍一下我的研究工作 。
我们这个名字叫“人工智能” ， 我研究的是光芯片和频率梳技术 ， 所以我今天报告的题目是“光芯片、频率梳和人工智能” 。 我们知道人工智能在算法、商业上面有很多优势 ， 很多嘉宾提到了 。 我从芯片角度 ， 说一下人工智能算法的加速 。
首先简单介绍一下什么是光芯片 。 大家可能对电芯片非常了解 ， 电芯片本质上在芯片的尺度上利用电子来生成处理和传输信息；光芯片就是把电子换成光子 ， 在芯片的尺度上用光子生成和处理、传输信息 。
与电芯片相比 ， 光芯片在诸多领域 ， 通讯、激光雷达、传感、图像分析上面有独一无二的优势 。
左下角看到一个表格 ， 比较了电芯片和光芯片表现下的区别 。 光芯片速率可以达到100G ， 比电芯片快很多 ， 这样你可以在光的通道上面做更多信息的编码 ， 它可以承载更多的信息 ， 同时功耗比电芯片更小 。 因为光在传播中不会产生任何热效应 ， 这和电子部一样 ， 还有光和光之间不会有相互作用 ， 不会受背景的电磁干扰 。
这是一个光芯片的架构 ， 可以看出光芯片系统比电芯片系统复杂很多 ， 里面有光源、处理器、探测器 ， 经常也会需要用到各种材料之间集成的协同作用 。 可以看出光芯片非常复杂 ， 作为一个研究组 ， 很少有人能够对整个系统进行架构 。
我们最早是研究芯片集成的宽带光源作为起点的 ， 这里我们需要得到一个相关多通道的多宽带光源 。
其实我们本质上得到的光源是频率梳 ， 频率梳就是一个宽带光源 ， 它由一根根连续光梳尺组成 ， 每一根梳尺之间的频率差都是恒定的 。 所以每根梳尺它都可以严格用数学表达式来表示 ， 所以每根梳尺我们知道它的频率 ， 同时可以严格控制下 ， 因此频率梳是测量时间和频率的尺子 。 在光谱学、精密测量和时间标准上面有广泛应用 。
正因如此 ， 2005年诺贝尔物理学奖的一半就被授予了两位科学家 。
【刘骏秋：光芯片应用不仅局限于人工智能】第一台频率梳它在上世纪90年代被研制成功的 ， 经过20年的发展 ， 现在频率梳基本可以实现商业化 。 用户可以购买这样一个成熟的商业平台 ， 每个平台的售价大概在30万欧元 ， 还是非常昂贵的 。


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