The Artificial Intelligence models pose serious challenges in intensive computing and high-bandwidth communication for conventional electronic circuit-based computing clusters. Silicon photonic technologies, owing to their high speed, low latency, large bandwidth, and complementary metal-oxide-semiconductor compatibility, have been widely implemented for data transfer and actively explored as photonic neural networks in AI clusters. However, current silicon photonic integrated chips lack adaptability for multifuncional use and hardware-software systematic coordination. Here, we develop a reconfigurable silicon photonic processor with $40$ programmable unit cells integrating over $160$ component, which, to the best of our knowledge, is the first to realize diverse functions with a chip for AI clusters, from computing acceleration and signal processing to network swtiching and secure encryption. Through a self-developed automated testing, compilation, and tuning framework to the processor without in-network monitoring photodetectors, we implement $4\times4$ dual-direction unitary and $3\times3$ uni-direction non-unitary matrix multiplications, neural networks for image recognition, micro-ring modulator wavelength locking, $4\times4$ photonic channel switching , and silicon photonic physical unclonable functions. This optoelectronic processing system, incorporating the photonic processor and its software stack, paves the way for both advanced photonic system-on-chip design and the construction of photo-electronic AI clusters.


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人工智能杂志AI(Artificial Intelligence)是目前公认的发表该领域最新研究成果的主要国际论坛。该期刊欢迎有关AI广泛方面的论文,这些论文构成了整个领域的进步,也欢迎介绍人工智能应用的论文,但重点应该放在新的和新颖的人工智能方法如何提高应用领域的性能,而不是介绍传统人工智能方法的另一个应用。关于应用的论文应该描述一个原则性的解决方案,强调其新颖性,并对正在开发的人工智能技术进行深入的评估。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ai/
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