في إنجاز مهم لمجال أجهزة الذكاء الاصطناعي، أظهر باحثون كيف يمكن للألياف الزجاجية أن تحل محل السيليكون كأساس للجيل القادم من أنظمة معالجة الذكاء الاصطناعي.
نجح الفريقان البحثيان من جامعة تامبيري في فنلندا وجامعة ماري ولويس باستور في فرنسا في إثبات أن نبضات الليزر المكثفة عبر ألياف زجاجية فائقة النحافة قادرة على تنفيذ عمليات حسابية شبيهة بالذكاء الاصطناعي بسرعات غير مسبوقة. ونُشرت نتائج عملهم في مجلة Optics Letters، حيث استعرضوا بنية حوسبة مبتكرة تُعرف باسم "آلة التعلم المتطرف" (ELM)، المستوحاة من الشبكات العصبية.
وأوضح الباحثان المشاركان في قيادة الدراسة، الدكتورة ماتيلد هاري والدكتور أندريه إرمولايف: "بدلاً من استخدام الإلكترونيات التقليدية والخوارزميات، يتم تحقيق الحوسبة من خلال الاستفادة من التفاعل غير الخطي بين نبضات الضوء المكثفة والزجاج". استخدم الباحثون نبضات ليزر فيمتوثانية—أقصر بمليار مرة من وميض الكاميرا—محصورة في مساحة أصغر من جزء من شعرة الإنسان، لاستعراض نظامهم الضوئي القائم على ELM.
يوفر هذا النهج مزايا كبيرة مقارنة بالحوسبة الإلكترونية التقليدية. فبينما تقترب الإلكترونيات التقليدية من حدودها من حيث عرض النطاق الترددي وسرعة نقل البيانات واستهلاك الطاقة، تستطيع الألياف الضوئية تحويل الإشارات الداخلة بسرعة تفوق الآلاف من المرات، وتضخيم الفروقات الدقيقة عبر التفاعلات غير الخطية لجعلها قابلة للتمييز.
وتحمل هذه التطورات آثاراً عميقة على الذكاء الاصطناعي. فمع استمرار نماذج الذكاء الاصطناعي في النمو وزيادة استهلاكها للطاقة، تصبح قيود المعالجة الإلكترونية أكثر وضوحاً. ويمكن أن توفر الحوسبة الضوئية حلاً من خلال زيادة سرعات المعالجة بشكل كبير مع إمكانية تقليل استهلاك الطاقة—وهو أمر بالغ الأهمية مع توسع أنظمة الذكاء الاصطناعي.
ويقول البروفيسور جوري جنتي، أحد قادة البحث: "من خلال دمج الفيزياء وتعلم الآلة، نفتح آفاقاً جديدة نحو أجهزة ذكاء اصطناعي فائقة السرعة وموفرة للطاقة". ويهدف الفريق في المستقبل إلى تطوير أنظمة ضوئية على شريحة يمكنها العمل في الوقت الفعلي وخارج المختبرات.
وقد تم تمويل البحث من قبل مجلس البحوث الفنلندي، والوكالة الوطنية الفرنسية للبحوث، والمجلس الأوروبي للبحوث، ويشير إلى تطبيقات محتملة تتراوح من معالجة الإشارات في الوقت الحقيقي إلى مراقبة البيئة والاستدلال السريع للذكاء الاصطناعي. ومع اقتراب الحوسبة التقليدية المعتمدة على السيليكون من حدودها الفيزيائية، قد يمثل هذا الإنجاز في الحوسبة الضوئية مستقبل تكنولوجيا معالجة الذكاء الاصطناعي.