KIT的研究人员正在通过ATHENS项目应对数据量快速增长和人工智能技术需求带来的挑战。欧洲研究理事会（ERC）向卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）Christian Koos教授和Stefan Bräse教授领导的ATHENS研究项目颁发了协同基金，该项目旨在提高光通信系统的性能和能效，满足人工智能（AI）应用对高速数据传输日益增长的需求。
卡尔斯鲁厄光学与光子学中心（KCOP）计划于2025年投入使用，该项目将获得1400万欧元（约合1500万美元）的六年期资金承诺，并将受益于该中心的设施。
数据量的快速增长给信息和通信技术带来了巨大挑战。 为人工智能应用训练大型语言模型的要求尤其高，需要大量计算资源以及并行计算系统中成千上万个处理器之间的高效通信。
光收发器在这一过程中至关重要，它能将电子数据转换成光信号，通过玻璃纤维或波导快速高效地传输。 传统上，这种转换一直使用硅元件，但它们现在已难以满足日益增长的数据需求。 此外，目前的收发器消耗大量能源，导致与人工智能技术相关的二氧化碳排放量居高不下。
ATHENS 项目研究用于电子到光信号转换的新型材料系统和组件。"我们的目标是使收发器不仅功能更强大，而且效率更高，从而在能耗相同甚至更低的情况下实现更高的数据传输速率，"来自 KIT 光子学与量子电子学研究所和微结构技术研究所的 Christian Koos 教授说。"有了ERC协同基金的资助，我们现在可以开展整个ATHENS项目，从选择合适的材料到有机分子的模拟，以及在实验室中运行传输系统"。
欧洲研究理事会（ERC）为雅典（ATHENS）项目团队提供的协同资助。 左起 Adrian Schwarzenberger、Stefan Bräse 教授、Christian Koos 教授、Hend Kholeif（照片：Amadeus Bramsiepe，KIT）。 图片来源：Amadeus Bramsiepe，KIT
除了 Koos 之外，该团队的四名成员还包括 KIT 有机化学研究所和生物与化学系统研究所的 Stefan Bräse 教授、耶拿弗里德里希-席勒大学的 Carsten Ronning 教授以及洛桑瑞士联邦理工学院的 Tobias Kippenberg 教授。
"硅元件价格低廉，供应量大，但其光学能力有限。 为了弥补这些限制，同时继续享受硅的好处，我们将硅与其他材料系统结合起来，"科斯说。
该团队正在测试的一种方法是使用有机材料，即碳基化合物。Bräse说："我们可以在计算机上模拟这些分子，然后在实验室中生产出具有我们所需的特性的材料，再将它们打印到硅晶片上。"
另一种方法是将硅光子芯片与其他芯片结合起来，形成额外的材料平台，例如晶体-绝缘体平台，在这种平台上，单晶薄层被放置在绝缘基板上，随后加工成光学元件。
"人工智能的快速发展是信息技术领域面临的一大挑战。 需要尽快找到可行的解决方案，"KIT 研究副总裁 Oliver Kraft 教授说。"我很高兴欧洲研究理事会通过 ATHENS 资助了一个材料科学与信息技术交界处的项目。 这项研究提升了 KIT 在光子学领域的卓越地位，随着卡尔斯鲁厄光学与光子学中心（KCOP）的落成，KIT 在光子学领域的地位还将进一步提升。"
除人工智能模型外，用于收发器的混合材料系统还可用于量子技术和医学工程，例如用于可穿戴设备的传感器或用于分析血液样本的片上光学实验室应用。
欧洲研究理事会（ERC）通过"协同基金"（Synergy Grants）资助有前途的研究团队。 这些补助金用于资助那些只有通过指定科学家之间的合作才有可能实现的项目，这些项目将在既有学科之间的界面上带来发现，并在知识前沿取得重大进展。 2024 年共提交了 548 份资助申请。 欧洲研究理事会（ERC）选择了 57 个项目作为协同补助金项目。 德国参与了其中的 34 个项目，是参与比例最高的国家。 这是 KIT 研究人员第四次获得著名的欧洲研究理事会协同基金。
KIT 的 ATHENS 项目旨在通过使用新的材料组合来提高性能和降低能耗，从而彻底改变人工智能应用中的光学收发器，并对各个高科技领域产生影响。
编译自/ScitechDaily