KIT的研究人員正在透過ATHENS計畫應對資料量快速成長和人工智慧技術需求帶來的挑戰。歐洲研究理事會（ERC）向卡爾斯魯厄理工學院（KIT）Christian Koos教授和Stefan Bräse教授領導的ATHENS研究計畫頒發了協同基金，該計畫旨在提高光通訊系統的性能和能效，滿足人工智慧（AI）應用對高速資料傳輸日益增長的需求。

卡爾斯魯厄光學與光子學中心（KCOP）計劃於2025年投入使用，該項目將獲得1400萬歐元（約1500萬美元）的六年期資金承諾，並將受益於該中心的設施。

數據量的快速增長給資訊和通訊技術帶來了巨大挑戰。 為人工智慧應用訓練大型語言模型的要求尤其高，需要大量運算資源以及平行運算系統中成千上萬個處理器之間的高效通訊。

光收發器在這過程中至關重要，它能將電子資料轉換成光訊號，透過玻璃纖維或波導快速且有效率地傳輸。 傳統上，這種轉換一直使用矽元件，但它們現在已難以滿足日益增長的數據需求。 此外，目前的收發器消耗大量能源，導致與人工智慧技術相關的二氧化碳排放量居高不下。

ATHENS 計畫研究用於電子到光訊號轉換的新型材料系統和組件。 “我們的目標是使收發器不僅功能更強大，而且效率更高，從而在能耗相同甚至更低的情況下實現更高的數據傳輸速率，”來自KIT 光子學與量子電子學研究所和微結構技術研究所的Christian Koos 教授說。 “有了ERC協同基金的資助，我們現在可以開展整個ATHENS項目，從選擇合適的材料到有機分子的模擬，以及在實驗室中運行傳輸系統”。

歐洲研究理事會（ERC）為雅典（ATHENS）計畫團隊提供的協同資助。 左起Adrian Schwarzenberger、Stefan Bräse 教授、Christian Koos 教授、Hend Kholeif（照片：Amadeus Bramsiepe，KIT）。 圖片來源：Amadeus Bramsiepe，KIT

除了Koos 之外，團隊的四名成員還包括KIT 有機化學研究所和生物與化學系統研究所的Stefan Bräse 教授、耶拿弗里德里希-席勒大學的Carsten Ronning 教授以及洛桑瑞士聯邦理工學院的Tobias Kippenberg 教授。

“矽元件價格低廉，供應量大，但其光學能力有限。 為了彌補這些限制，同時繼續享受矽的好處，我們將矽與其他材料系統結合起來，」科斯說。

該團隊正在測試的一種方法是使用有機材料，即碳基化合物。 Bräse說：”我們可以在電腦上模擬這些分子，然後在實驗室中生產出具有我們所需的特性的材料，再將它們列印到矽晶片上。”

另一種方法是將矽光子晶片與其他晶片結合起來，形成額外的材料平台，例如晶體-絕緣體平台，在這種平台上，單晶薄層被放置在絕緣基板上，隨後加工成光學元件。

” 人工智慧的快速發展是資訊科技領域面臨的一大挑戰。需要盡快找到可行的解決方案，”KIT 研究副總裁 Oliver Kraft 教授說。 “我很高興歐洲研究理事會透過ATHENS 資助了一個材料科學與資訊技術交界處的計畫。 這項研究提升了KIT 在光子學領域的卓越地位，隨著卡爾斯魯厄光學與光子學中心（KCOP ）的落成，KIT 在光子學領域的地位也將進一步提升。

除人工智慧模型外，用於收發器的混合材料系統還可用於量子技術和醫學工程，例如用於穿戴式裝置的感測器或用於分析血液樣本的片上光學實驗室應用。

歐洲研究理事會（ERC）透過”協同基金”（Synergy Grants）資助有前途的研究團隊。 這些補助金用於資助那些只有透過指定科學家之間的合作才有可能實現的項目，這些項目將在既有學科之間的介面上帶來發現，並在知識前沿取得重大進展。 2024 年共提交了548 份資助申請。 歐洲研究理事會（ERC）選擇了57 個項目作為協同補助金項目。 德國參與了其中的34 個項目，是參與比例最高的國家。 這是KIT 研究人員第四次獲得著名的歐洲研究理事會協同基金。

KIT 的ATHENS 計畫旨在透過使用新的材料組合來提高性能和降低能耗，從而徹底改變人工智慧應用中的光學收發器，並對各個高科技領域產生​​影響。

編譯自/ ScitechDaily