Thông tin được xác nhận bởi trang Penn Engineering Today, cho biết nhóm nghiên cứu bao gồm các chuyên gia Farshid Ashtiani, Alexander J. Geers và Firooz Aflatouni đã chế tạo thành công bộ xử lý quang học chuyên dụng, mở ra hướng đi mới cho công nghệ thị giác máy tính.

Xử lý hình ảnh nhanh hơn gấp hàng nghìn lần

Không giống các hệ thống AI truyền thống vốn phụ thuộc vào bộ nhớ, bộ xử lý trung tâm và chip điện tử để phân tích hình ảnh, con chip mới này có thể xử lý trực tiếp ánh sáng – tín hiệu đầu vào từ hình ảnh – mà không cần chuyển đổi thành dữ liệu số như thông thường.

Toàn bộ quy trình nhận diện và phân loại hình ảnh diễn ra trong vòng nửa nano giây, tức nhanh hơn hàng nghìn lần so với công nghệ hiện nay, mà không cần bất kỳ bộ nhớ lưu trữ hay CPU bổ trợ nào.

“Chúng tôi không phải là người đầu tiên xử lý tín hiệu quang học trực tiếp, nhưng là người đầu tiên tích hợp toàn bộ hệ thống lên một con chip nhỏ gọn, có khả năng mở rộng và tương thích với công nghệ hiện tại”, kỹ sư Geers chia sẻ.

Cách hoạt động: Mạng nơ-ron quang học

Con chip – có kích thước chỉ 9,3mm² – hoạt động dựa trên một thiết kế gọi là mạng nơ-ron sâu quang học (optical deep neural network). Các “nơ-ron” trong mạng này là các điểm giao thoa ánh sáng được kết nối với nhau thông qua ống dẫn sóng siêu nhỏ, thay vì dây điện như trong vi mạch thông thường.

Nhờ tính chất đặc biệt của ánh sáng, con chip có thể phân tích tín hiệu quang ngay khi ánh sáng đi qua, loại bỏ hoàn toàn độ trễ từ việc chuyển đổi và xử lý dữ liệu như trong chip điện tử truyền thống.

Tiềm năng ứng dụng khổng lồ

Con chip xử lý hình ảnh siêu tốc này được kỳ vọng sẽ ứng dụng trong nhiều lĩnh vực:

• Thị giác máy tính trong xe tự lái, giúp nhận diện chướng ngại vật theo thời gian thực.
• Nhận dạng văn bản và hình ảnh tự động.
• Thiết bị an ninh, quân sự: xử lý dữ liệu từ camera trong điều kiện phức tạp mà không cần điện toán trung tâm.

Sự phát triển này nối dài danh sách các đột phá AI trong công nghệ hình ảnh. Đầu năm nay, các nhà nghiên cứu đã chế tạo camera AI có thể chụp ảnh màu hoàn toàn trong bóng tối. Trong khi đó, công ty Camero-Tech cũng công bố hệ thống Xaver 1000, cho phép nhìn xuyên tường bằng trí tuệ nhân tạo.

Con chip mới của Penn State không chỉ là một bước tiến về tốc độ xử lý hình ảnh, mà còn là minh chứng cho khả năng tích hợp trí tuệ nhân tạo và công nghệ quang học ở cấp độ phần cứng. Khi công nghệ này phát triển và thương mại hóa, nó có thể thay đổi hoàn toàn cách máy móc “nhìn” và “hiểu” thế giới xung quanh – theo đúng nghĩa đen.