Monolithically integrated asynchronous optical recurrent accelerator
GA, UNITED STATES, May 7, 2025 /EINPresswire.com/ -- Scientists from China have developed a breakthrough asynchronous optical computing accelerator based on wavelength encoding. This architecture overcomes synchronization challenges in conventional optical recurrent processors, significantly reducing both the energy consumption of electronic components and the complexity of optical layout design. The chip enables efficient computing for large-scale AI tasks, such as DNA analysis and speech recognition, while achieving high energy efficiency.
Modern artificial intelligence (AI) faces critical challenges in energy consumption and processing latency due to the inherent limitations of electronic processors. Optical computing has emerged as a promising alternative; however, state-of-the-art systems depend heavily on frequent optical-electrical conversions and precise synchronization. This issue is particularly pronounced in recurrent AI models, where even slight temporal misalignments can accumulate over iterations, leading to severe signal degradation. These constraints not only impede large-scale parallel processing but also significantly limit overall computational efficiency.
In a recent publication in eLight, several scientists from Huazhong University of Science and Technology, China developed a monolithically integrated asynchronous optical recurrent accelerator. This novel system maps time sequences to wavelength channels, utilizing on-chip wavelength relay units (WRU) to eliminate the requirement for strict synchronization, thereby significantly improving computational efficiency.
"Our design circumvents the conventional reliance on high-speed electronic components for synchronization," explains by these scientists. "By using wavelength relay units instead of traditional ADCs and DACs, we effectively reduce energy consumption while enabling efficient parallel signal processing."
The research team successfully implemented two pioneering optical computing models on-chip:
1. Optical Hidden Markov Model (OHMM) chip – Capable of analyzing DNA sequences with an impressive 99% accuracy, demonstrating potential for bioinformatics applications.
2. Optical Recurrent Neural Network (ORNN) chip – Achieved 87.7% accuracy in an 8-class speech recognition task, showcasing its feasibility in real-time AI-driven communication and language processing.
The monolithic integration of these models marks a breakthrough in optical computing, as both operate without the requirements of high-speed electrical synchronization, a long-standing challenge in photonic AI hardware.
The compact chip within 10 mm² footprint integrates hundreds of optical computing components, leveraging the inherent advantages of light-based processing. Unlike traditional electronic AI accelerators, which suffer from power-hungry transistors and heat dissipation issues, this optical accelerator functions with minimal energy overhead.
Furthermore, by utilizing wavelength multiplexing, the architecture efficiently handles high-dimensional parallel computations. This capability is crucial for future AI applications, where processing speed and power efficiency are paramount.
"This breakthrough paves the way for efficient AI computing in autonomous vehicles, smart robotics, and beyond,” note the scientists. “The ability to process massive data streams without electrical synchronization opens new avenues for real-time decision-making in AI systems."
Looking ahead, the team aims to scale the architecture for commercial AI hardware applications. The combination of high-speed and energy-efficient computation makes this optical accelerator a strong contender for next-generation AI hardware solutions.
With successive advancements in photonic integration and wavelength multiplexing, monolithic asynchronous optical accelerators may soon redefine the landscape of AI processing, bridging the gap between high-performance computing and sustainable energy consumption.
References
DOI
10.1186/s43593-025-00084-y
Original Source URL
https://doi.org/10.1186/s43593-025-00084-y
Funding information
This research received funding from the National Key Research and Development Project of China, National Natural Science Foundation of China, and Knowledge Innovation Program of Wuhan.
Lucy Wang
BioDesign Research
email us here
Legal Disclaimer:
EIN Presswire provides this news content "as is" without warranty of any kind. We do not accept any responsibility or liability for the accuracy, content, images, videos, licenses, completeness, legality, or reliability of the information contained in this article. If you have any complaints or copyright issues related to this article, kindly contact the author above.

Evolving Systems' Smart Dealer Powers Smarter Dealer Management with Five Integrated Modules
leagend UPS Battery Management Solution Enhances Power Security for Renewable Energy and Critical Infrastructure
Solidion Technology, Inc. Announces Plans for Reverse Stock Split of its Common Stock
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Polityka

Prace nad unijnym budżetem po 2027 roku nabierają tempa. Projekt ma być gotowy w lipcu
W Parlamencie Europejskim głosowanie nad sprawozdaniem dotyczącym wieloletniego budżetu UE na lata 2028–2034. Uwzględnia ono stanowisko PE ws. priorytetów na kolejną perspektywę finansową, ale też struktury i zasobów budżetu. Priorytetem ma być m.in. kwestia obronności ze względu na globalne napięcia geopolityczne i wojnę w Ukrainie. Zdaniem europosła PiS w pracach nad wieloletnimi ramami finansowymi brakuje rzetelnej debaty o źródłach finansowania planowanych wydatków i konieczności szukania oszczędności. Obawia się przy tym niekorzystnych zmian w polityce spójności i polityce rolnej.
Handel
Rynek saszetek nikotynowych w Polsce będzie uregulowany. Osoby nieletnie nie będą mogły ich kupić

Siódmego maja sejmowa Komisja Zdrowia zajmie się nowelizacją ustawy o ochronie zdrowia przed następstwami używania tytoniu i wyrobów tytoniowych, która w części reguluje rynek woreczków nikotynowych. Eksperci z Forum Prawo dla Rozwoju podkreślają pilną potrzebę objęcia tego rynku przepisami prawnymi. Podkreślają, że brak odpowiednich regulacji prawnych dotyczących tych produktów, obecnych na polskim rynku od pięciu lat, to realne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Niezbędne są kompleksowe przepisy, które uregulują kwestię saszetek i ograniczą do nich dostęp młodzieży.
Prawo
PE pracuje nad zmianą rozliczania redukcji emisji CO2 dla nowych aut. Producenci mogą uniknąć wysokich kar

Na wtorkowym posiedzeniu Parlamentu Europejskiego posłowie zgodzili się w trybie pilnym procedować kwestię zmiany dotyczącej redukcji emisji CO2 dla nowych aut osobowych i dostawczych. Głosowanie w tej sprawie odbędzie się w czwartek 8 maja. Dzięki zmianie podejścia do obowiązku corocznej redukcji dwutlenku węgla producenci samochodów mogą uniknąć grożących im kar, które pewnie przełożyłyby się na wzrost cen dla klienta końcowego oraz na dalsze pogorszenie kondycji branży.
Partner serwisu
Szkolenia

Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.