הדמיית קונספט של מחשב-העל האופטי העתידי של חברת CogniFiber

חברת CogniFiber מראש העין מפתחת מחשב מסוג חדש המיועד לבצע עיבוד מהיר מאוד של פעולות חישוב נוירוניות באמצעות רכיב אופטי, ולא באמצעות מעגלים אלקטרוניים. המחשב החדש ייקרא DeepLight ויתבסס על תגלית מדעית של פרופ' זאב זלבסקי מאוניברסיטת בר אילן ושל ד"ר אייל כהן. השניים גילו דרך חדשה לבנות רשתות נוירוניות באמצעות מארג של סיבים אופטיים מותכים (Multicore Fiber). המחשב מזריק אותות אל תוך המארג, והאינטראקציה בין האותות השונים בתוך אגד הסיבים מייצרת תופעה של רשת נוירונים עם משקלים הניתנים לשליטה באמצעות מערכת בקרת אותות חיצונית.

הטכנולוגיה נמצאת עדיין בשלבי מחקר ופיתוח בסיסייים, אולם להערכת החברה, בתוך מספר שנים היא תוכל לייצר מסד הכולל 1,800 מעבדים אופטיים העובדים במקביל, כאשר שילוב של מספר מסדים (תמונה למעלה) יאפשר לייצר מחשב-על ליישומי בינה מלאכותית מבוססת רשתות נוירוניות – הצורך אנרגיה של כ-10 קילו-ואט בלבד – פחות מ-1% בהשוואה למחשבי-על בקטגוריה מקבילה הקיימים היום בשוק. "רשתות נוירוניות הן יישום טבעי לעיבוד אופטי", הסביר כהן ל-Techtime. "מכיוון שהן מבוססות על סיווג ועיבוד סטטסטי. נוכל להזריק למחשב כמויות נתונים אדירות, ולקרוא במהירות את התוצאה בלא הפסדי הספק וללא חימום".

הסיב הוא הרשת

חברת CogniFiber הוקמה בשנת 2018 על-ידי זלבסקי (טכנולוג ראשי) וכהן (מנכ"ל), על בסיס תגלית מדעית. אייל כהן הוא מהנדס אלקטרוניקה שעבד במלאנוקס ובסייפאן, ולאחר מכן קיבל תארי מאסטר ודוקטורט ממכון וייצמן למדע בתחום חקר המוח. בשנת 2013 הוא החל במחקר הפוסט דוקטורט בהנחיית זלבסקי, שהתמקד בדרכים שבהן ניתן לממש רשתות נוירוניות באמצעים אופטיים. במסגרת המחקר הם גילו את הפוטנציאל הטמון במערכי Multicore Fiber ורשמו שני פטנטים (הנמצאים בבעלות האוניברסיטה).

למעשה, מדובר ברכיב המוכר מתחום התקשורת: סיבים מותכים מרובי-ליבות משמשים בכבלים תת-ימיים למרחקים גדולים. אלא שבניגוד לנהוג בתעשיית התקשורת, המערכת של החברה לא מבוססת על הרחקת הליבות אחת מהשנייה, אלא על קירוב הליבות במערך, כדי שניתן יהיה לקבל מעבר מבוקר של אור בין הליבות. כיום החברה מעסיקה 18 עובדים. מאז הקמתה ב-2018 היא גייסה כ-8.5 מיליון דולר ונכנסה לשלב הוכחת ההיתכנות, אשר הניב עד היום פטנט רשום שלישי ועוד 22 פטנטים בתהליך אישור.

המוצר הראשון ייצא לשוק בתוך כחודשיים

כהן: "בשלב הראשון יישמנו שכבת נוירונים אחת המבוססת על מערך של סיבים עם 7 כניסות ו-7 יציאות, אשר קיבל אותות באורך גל של 1550 ננומטר, עירבבב אותם וסיפק תוצאה חישובית. על-הבסיס הזה בנינו מודל וירטואלי של מערכת גדולה יותר הכוללת רשת נוירונים מלאה בעלת 50 שכבות (ResNet50), אשר הראתה יכולת להגיע לרמת הדיוק של כרטיס גרפי של אנבידיה, אבל עם ביצועים גבוהים בהרבה: עיבוד של 3700 תמונות לכל ואט, בהשוואה ל-47 תמונות אצל אנבידיה".

כעת החברה נערכת להשקת המוצר הראשון שלה, אשר מתוכנן לצאת בעוד כחודשיים לשוק, אשר מיישם רשת נוירונים לומדת מסוג מקודד אוטומטי (Autoencoder). זהו סוג של רשת לומדת בקטגוריה של Generative Adversarial Network, אשר יודעת להעתיק את הפלט לקלט ועל-ידי כך לשפר את הביצועים. "הוא יהיה בגודל של ארון תקשורת סטנדרטי (40U) במרכזי נתונים, וכולל מעבדים אלקטרונייים, ממשקי תקשורת ומודול אופטי. הוא צורך הספק של 500 ואט בלבד, ויאפשר לספק מהענן שירותי עיבוד מטלות בינה מלאכותית. כיום יש לנו מספר לקוחות פוטנציאליים הממתינים למוצר כדי לבדוק אותו. להערכתנו, המקודד האוטומטי שלנו צפוי להיות מהיר יותר לפחות פי 100 מאשר המקודד המקביל של אנבידיה, כאשר הוא רץ על-גבי מחשב Nvidia DGX-A100".