Mengapa dikatakan Photonic Chip (chip fotonik) Huawei membuat terobosan?
Di bawah latar belakang sanksi AS, Huawei meluncurkan rencana rekrutmen talenta untuk talenta chip. Shen Yichen adalah salah satu jenius dalam rencana itu. Shen Yichen mengkhususkan diri dalam industri chip fotonik. Pada awalnya, dia mengembangkan "Phototype" yang merupakan pendahulu chip fotonik. Kontribusinya untuk Huawei sangat luar biasa. Hari ini kita coba mengemukakan tentang kisahnya.
Shen Yichen adalah talenta berpendidikan tinggi yang lulus dari MIT dengan gelar doktor. Dia adalah penulis pertama selama menempuh studi Ph.D. dan menerbitkan makalah tentang bidang optik dalam jurnal "Science".
Pemuda luar biasa ini telah memenangkan berbagai penghargaan domestik dan internasional. Setelah mendirikan perusahaan, perusahaan dia meluncurkan set chip fotonik pertama, yang didedikasikan untuk memecahkan blokade AS dan memecahkan masalah manufaktur chip domestik.
Shen Yichen, lahir pada tahun 1989, besar di Hangzhou, Zhejiang. Ayahnya adalah orang yang bergerak di bidang teknik elektro, dia dipengaruhi oleh ayahnya dan menunjukkan minat yang tinggi dalam fisika sejak dia masih kecil.
Setelah menyelesaikan sekolah menengah di Sekolah Bahasa Asing Hangzhou, dia melanjutkan ke Universitas Teknologi Nanyang di Singapura dan Universitas John Hopkins di AS untuk mempelajari fisika yang menarik minatnya.
Pada tahun 2011, ketika Shen Yichen berusia 22 tahun diterima di Massachusetts Institute of Technology/ MIT, sebuah universitas perintis dalam penelitian teknologi tinggi dan lanjutan, untuk gelar PhD dalam bidang fisika, dan mulai mempelajari nanofotononik, yangmenjadi peletakan dasar yang baik untuk masa depan bekerja.
Saat ini dia adalah pendiri dan CEO Lightelligence Inc., dan pendiri Lux Labs Inc. (kedua perusahaan mengembangkan teknologi berdasarkan Tesis Ph.D.nya). Sebelum dia memulai perusahaannya, dia adalah rekanan pasca-doktoral dan Ph.D. mahasiswa dalam kelompok Prof. Marin Soljacic di MIT. Minat penelitiannya mencakup Nanophotonics teoretis dan eksperimental, Pembelajaran Mendalam dan Komputasi Optik.
Sungguh luar biasa bahwa pada tahun 2014, dia menerbitkan makalah berjudul " Angular Choice of Wide-Band Optics (Pilihan Sudut Optik Pita Lebar)", dia sebagai penulis pertama selama studi PhD di MIT dalam Sains, yang menyadari pilihan arah propagasi cahaya pada skala material, yang menyebabkan di bereputasi tinggi untuk saat itu.
Dia menunjukkan untuk pertama kalinya pilihan propagasi cahaya dalam hal skala material. Sejak itu, pada malam kelulusan PhD-nya, dia menerbitkan 25 makalah jurnal teratas dan menyerahkan 10 paten di AS.
Justru karena eksplorasi penelitian optiknya yang terus-menerus, serta minat dan bakatnya yang sangat tinggi, Shen Yichen dijuluki "The Light Chaser".
Lingkup Penelitian dan Pekerjaan
Solusi Lightelligence memanfaatkan platform fabrikasi silikon yang digunakan untuk chip semikonduktor tradisional, tetapi dengan cara yang baru. Daripada membuat chip yang menggunakan listrik untuk melakukan komputasi, Lightelligence mengembangkan komponen yang ditenagai oleh cahaya yang hemat energi dan cepat, dan mungkin hanya perangkat keras yang kita perlukan untuk menggerakkan revolusi AI. Dibandingkan dengan arsitektur tradisional, chip optik yang dibuat oleh Lightelligence menawarkan peningkatan besar dalam hal kecepatan tinggi, latensi rendah, dan konsumsi daya rendah.
Untuk melakukan operasi aritmatika, chip elektronik perlu menggabungkan puluhan, terkadang ratusan, gerbang logika. Untuk melakukan proses ini, transistor chip elektronik harus dimatikan dan dihidupkan selama beberapa periode jam. Setiap kali transistor gerbang logika beralih, dia menghasilkan panas dan mengkonsumsi daya.
Tidak demikian dengan chip yang diproduksi oleh Lightelligence. Dalam domain optik, perhitungan aritmatika dilakukan dengan fisika alih-alih dengan transistor gerbang logika yang membutuhkan banyak jam. Lebih banyak jam berarti waktu yang lebih lambat untuk mendapatkan hasil. "Kami secara tepat mengontrol bagaimana foton berinteraksi satu sama lain di dalam chip," kata Yichen Shen PhD'16, salah satu pendiri dan CEO Lightelligence. "Hanya cahaya yang merambat melalui chip, foton saling mengganggu. Sifat interferensi melakukan matematika yang kita inginkan." Katanya lebih lanjut.
Proses interferensi ini menghasilkan panas yang sangat sedikit, yang berarti chip komputasi optik Shen memungkinkan konsumsi daya yang jauh lebih rendah daripada rekan-rekan bertenaga elektronnya. Shen menunjukkan bahwa mereka telah menggunakan serat optik untuk komunikasi jarak jauh selama beberapa dekade. "Pikirkan serat optik yang tersebar di dasar Samudra Pasifik, dan cahaya yang merambat melalui ribuan kilometer tanpa kehilangan banyak daya. Lightelligence membawa konsep komunikasi jarak jauh ini ke komputasi on-chip."
Dengan sebagian besar meramalkan dan memproyeksikan berakhirnya Hukum Moore sekitar tahun 2025, Shen yakin solusi berbasis optiknya siap untuk mengatasi banyak tantangan komputasi di masa depan. "Kami mengubah cara mendasar komputasi dilakukan, dan saya pikir kami melakukannya pada waktu yang tepat dalam sejarah," kata Shen. "Kami percaya optik akan menjadi platform komputasi berikutnya, setidaknya untuk operasi linier seperti AI."
Untuk lebih jelasnya, Shen tidak membayangkan optik menggantikan seluruh industri komputasi elektronik. Sebaliknya, Lightelligence bertujuan untuk mempercepat operasi aljabar linier tertentu untuk melakukan tugas yang cepat dan hemat daya seperti yang ditemukan di jaringan saraf tiruan.
Sebagian besar komputasi AI terjadi di cloud di pusat data seperti yang mendukung Amazon atau Microsoft. Karena algoritme AI membutuhkan komputasi yang intensif, komputasi AI menghabiskan sebagian besar kapasitas pusat data. Bayangkan puluhan ribu server, berjalan terus menerus, membakar listrik senilai jutaan dolar. Sekarang bayangkan mengganti beberapa server konvensional dengan server Lightelligence yang membakar daya jauh lebih sedikit dengan biaya yang lebih murah. "Chip optik kami akan sangat mengurangi biaya pusat data, atau, dengan kata lain, sangat meningkatkan kemampuan komputasi pusat data tersebut untuk aplikasi AI," kata Shen.
Dan bagaimana dengan kendaraan self-driving? Mereka mengandalkan kamera dan komputasi AI untuk membuat keputusan cepat. Tetapi chip elektronik digital konvensional tidak "berpikir" cukup cepat untuk membuat keputusan yang diperlukan pada kecepatan tinggi. Pencitraan komputasi yang lebih cepat menghasilkan pengambilan keputusan yang lebih cepat. "Chip kami menyelesaikan tugas pengambilan keputusan ini dalam waktu yang lebih singkat dari chip biasa, yang akan memungkinkan sistem AI di dalam mobil untuk membuat keputusan yang lebih cepat dan keputusan yang lebih tepat, memungkinkan pengendaraan yang lebih aman," kata Shen.
Lightelligence membanggakan semua tim pendiri-MIT, yang didukung oleh 100 pakar teknis, termasuk pelopor pembelajaran mesin, peneliti fotonik terkemuka, dan veteran industri semikonduktor yang berniat merevolusi teknologi komputasi. Shen melakukan pekerjaan PhD-nya di Departemen Fisika dengan profesor Marin Soljajic dan John Joannoupolos, di mana ia mengembangkan minat pada persimpangan fotonik dan AI. "Saya menyadari bahwa komputasi adalah pendorong utama kecerdasan buatan modern, dan perangkat keras komputasi yang lebih cepat akan diperlukan untuk melengkapi pertumbuhan algoritme AI yang lebih cepat dan lebih cerdas," katanya.
Lightelligence didirikan pada tahun 2017 ketika Shen bekerja sama dengan Soljajic dan dua alumni MIT lainnya. Rekan pendiri Huaiyu Meng SM '14, PhD '18 menerima gelar doktor di bidang listrik.
Saat itu, meskipun Shen Yichen berada di AS, tapi pikirannya berada di Tiongkok. Dia sangat menyadari bahwa salah satu kendala yang menghambat perkembangan teknologi tinggi negaranya adalah masalah otonomi manufaktur chip.
Pembuatan chip di Tiongkok dimulai terlambat, dan teknologi ini telah diblokir oleh negara-negara maju seperti AS.
Meskipun belakangan ini telah berkembang pesat melalui upaya para pekerja ilmiah dan teknologi, tapi masih ada masalah dengan teknologi yang masih terbelakang, kapasitas produksi yang tidak mencukupi, dan kekurangan talenta yang perlu segera diselesaikan.
Selama periode kuliah dia memilih untuk mempelajari nanofotonik, Shen Yichen memutuskan untuk dirinya sendiri bergerak menuju tujuan menciptakan jenis chip domestik (Tiongkok) baru untuk memecahkan blokade AS.
Dia percaya bahwa dengan pertumbuhan ekonomi dan peningkatan teknologi di masa depan, kebutuhan masyarakat akan data akan semakin tinggi.
Namun, dengan chip elektronik yang tumbuh lambat di masa lalu jelas tidak dapat diterapkan, dan chip elektronik berkinerja tinggi diperlukan untuk menggantikannya dalam memenuhi permintaan.
Ini merupakan tantangan besar bagi seluruh industri chip elektronik, dan juga merupakan tantangan besar baginya.
Pada tahun 2016, Shen Yichen dengan tim di MIT mengusulkan arsitektur chip yang menggantikan elektron dengan foton. Ternyata dibandingkan dengan chip elektronik, prinsip perhitungan chip fotonik sedikit mirip dengan lensa kaca. Lensa memiliki respons perhitungan terhadap gelombang cahaya yang melewatinya.
Chip fotonik menggunakan teknologi interferensi multi-beam, dan informasi pinggiran (fringe) interferensinya mencerminkan hasil perhitungan yang dibutuhkan. Ini sungguh sangat canggih.
Setelah lulus, Shen Yichen pada 2016 memulai perjalanan kewirausahaannya. Dia mendirikan perusahaannya sendiri Xizhi Technology di AS, yang didedikasikan untuk merancang chip fotonik. Usahanya membuahkan hasil.
Setelah melalui banyak kesulitan, tim perusahaan berhasil mengembangkan board prototipe chip fotonik pertama di dunia. Prototipe berhasil dihasilkan dalam waktu yang relatif singkat.
Kelahiran prototipe chip ini berarti bahwa anggota tim perusahaan yang diterbitkan pada tahun 2017 dalam jurnal internasional yang terkenal itu membuktikan idenya untuk menggunakan foton daripada elektron untuk perhitungan informasi adalah benar, dan ini telah memperkuat tekad mereka untuk membuat chip.
Tetapi pada saat itu, seluruh sistem komputasi foton yang dikembangkan oleh perusahaan ini memakan banyak ruang eksperimental dan tidak terlalu ringkas. Kemudian, tim berfokus pada perubahan inovatif pada perangkat keras dan algoritme.
Pada tahun 2017, dengan mengembangkan sendiri board prototipe chip fotonik pertama di dunia, dia memenangkan tempat pertama dalam kompetisi kewirausahaan MIT.
Tidak ama kemudian dalam kompetisi Tantangan Inovasi Universitas Harvard, tempat pertama juga dimenangkan olehnya, dan berhasil membuatkan kejutan di industri. Dalam kalangan industri menyatakan kekaguman mereka atas terobosan remaja berbakat ini dalam bidang chip fotonik. "Keajaiban" yang memanipulasi chip fotonik mendapat pujian.
Pada 23 Maret 2018, AS memberlakukan serangkaian "sanksi" terhadap Tiongkok, yang di antaranya banyak diderita oleh Huawei. Huawei adalah perusahaan Fortune 500, dan teknologi 5G-nya memimpin dunia dan berada di tingkat internasional teratas.
Pada bulan Februari 2018, perusahaan Shen Yichen - Xizhi Technology, yang baru saja berdiri selama lebih dari setahun, telah menarik perhatian industri. Dan mendapat dukungan dari perusahaan-perusahaan besar. Perusahaan ini menerima investasi hingga 10 juta dolar AS dari Baidu Ventures dan konsorsium eksekutif semikonduktor AS. Shen Yichen ini dipilih karena sifat perintis dari chip fotoniknya.
Juri profesional dari NetEase Intelligence, Institut Penelitian Ilmu Data Universitas Tsinghua dan juri profesional lainnya bersama-sama mengevaluasi "2018 China AI Heroes List (Daftar Pahlawan AI Tiongkok 2018)" dan memenangkan penghargaan untuk bisnis yang sedang berkembang (emerging business).
Slogan yang diserukan Shen Yichen adalah "Mempercepat AI dengan kecepatan cahaya". Dia percaya bahwa prospek komputasi foton cukup menjanjikan, yang setara dengan inovasi untuk komputasi chip dan kecerdasan buatan.
Setelah berhasil dikembangkan kelak, itu akan meningkatkan daya komputasi chip AI yang saat ini mengandalkan elektronik hingga 1.000 kali lipat, dan pada saat yang sama mengurangi konsumsi energi hingga 100 kali lipat.
Pada awal 2016, Shen Yichen memperhatikan konsumsi energi chip. Sejauh menyangkut kemampuan komputasi data elektronik di Tiongkok, konsumsi listrik tahunan semua pusat data sebanding dengan seluruh Bendungan Tiga Ngarai, yang menunjukkan keseriusan masalah konsumsi energi di Tiongkok.
Keunggulan komputasi fotonik dan chip fotonik tercermin di sini. Jumlah komputasi elektronik telah meningkat sepuluh kali lipat, seratus kali lipat, dan seribu kali lipat, dan komputasi fotonik dapat dengan mudah memecahkan masalah konsumsi energi.
Selain itu, dalam begitu ruang kecil, ketika ada permintaan besar untuk perhitungan dan chip elektronik tidak dapat dipaksakan secara berlebihan pada tugas, seperti tugas mengemudi otonom, penggunaan chip optik bahkan utnuk yang lebih penting lagi.
Pada tahun 2019, tim Shen Yichen akhirnya meluncurkan chip elektronik pertama yang sudah matang, yang menarik perhatian besar. Terobosan besar dan inovatif ini telah membawa teknologi penelitian dan pengembangan chip independen Tiongkok ke tahapan baru.
Saat ini, perusahaannya telah mendirikan laboratorium optik dengan dana yang cukup, peralatan yang lengkap dan talenta yang unggul. Seluruh proses teknologi manufaktur chip optik sedang dipromosikan.
Teknologi proses semikonduktor yang sudah matang juga telah membuka jalan bagi penelitian dan pengembangan Shen Yichen. Dia ingin membangun sistem komputasi optik yang lengkap dan menerapkan teknologi produksinya sendiri yang dipatenkan.
Sperti yang kita ketahui beberapa waktu lalu, masalah chip antara Tiongkok dan AS sedang berkecamuk, dan sementara seluruh pihak terkait khawatir, Shen Yichen juga bekerja keras dalam penelitian dan pengembangan.
Meskipun Huawei memiliki tingkat kemampuan tertentu untuk memproduksi chip secara mandiri, Huawei telah mengeksplorasi kerangka strukturalnya sendiri di bidang chip terminal, tetapi di bidang produksi chip kelas atas, masih membutuhkan ARM untuk memberikan dukungan.
Saat ini, kekurangan chip Tiongkok terletak pada mesin litografi. Tanpa teknologi (mesin) yang dipatenkan ini, tidak akan ada kemajuan substansial dalam teknologi produksi chip independen Tiongkok, dan itu tidak akan dapat bergerak ke tingkat kelas atas.
Sedangkan teknologi produksi mesin litografi dikendalikan oleh AS, Tiongkok daratan tidak dapat memperolehnya.
Oleh karena itu, Tiongkok harus menemukan cara lain dan mempercepat langkah menuju bidang chip fotonik.
Shen Yichen percaya bahwa chip optik lebih cocok untuk perhitungan manual daripada chip elektronik. Itu dapat mengubah sinyal elektronik menjadi sinyal optik, membuat sinyal optik saling mengganggu dalam proses perambatan gelombang, dan menyelesaikan operasi linier terpenting dalam pembuatan kecerdasan buatan.
Chip fotonik seperti itu akan mengkonsumsi lebih sedikit energi daripada chip elektronik, tetapi kecepatannya lebih cepat. Tiongkok beranggapan selama mereka menguasai tingkat R&D independen dan pembuatan chip fotonik, mereka tidak perlu lagi khawatir tentang blokade teknologi manufaktur chip AS.
Setelah bertahun-tahun berjuang dan berusaha, Shen Yichen memimpin tim perusahaannya untuk membuat chip fotonik lebih besar dan lebih kuat, selangkah demi selangkah untuk mencapai tujuannya. Menyadari kombinasi perangkat lunak dan perangkat keras komputasi foton melalui algoritme pendukung, realisasikan lebih banyak skenario aplikasi, dan menjalin hubungan kerja sama dengan tim teratas di tingkat Google dan FaceBook, danmasih ada banyak kekuatan baru.
Dia juga memenangkan banyak penghargaan untuk ini. Jika chip fotonik berhasil dikembangkan, itu tidak hanya akan menjadi terobosan besar di bidang chip, tetapi juga bukti kuat bagi Tiongkok untuk mempromosikan kekuatan nasional yang komprehensif dan kekuatan ilmiah dan teknologi.
Pemuda suatu negara yang kuat membuat negara yang kuat. Tiongkok kini tampaknya membutuhkan seorang pemuda seperti Shen Yichen yang mampu dan strategis untuk membantu perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi negaranya.
Persaingan soft power di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi kini telah menjadi ajang pergulatan di antara negara-negara besar. Tentu saja, di jalan komputasi foton, tim Shen Yichen masih memiliki banyak jalan dan peluang. Tetapi mereka diharuskan memiliki tujuan yang tegas, yaitu membuat komputer fotonik pertama yang tersedia secara komersial di dunia, untuk mempromosikan pengembangan industri kecerdasan buatan dan perubahan komputasi di masa depan.
Sumber: Media TV dan Tulisan Luar Negeri
https://news.mit.edu/2021/lightelligence-accelerating-ai-speed-light-0602
https://inf.news/en/science/cedb84e62e7a0cf82ce0be96d76ac885.html
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
