في تقدم كبير لمجال عتاد 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 النبضات الليزرية المكثفة عبر ألياف زجاجية فائقة الرقة يمكنها تنفيذ عمليات حسابية شبيهة بالذكاء الاصطناعي بسرعات غير مسبوقة. وقد نُشرت نتائج عملهم في مجلة Optics Letters، حيث استعرضوا بنية حوسبة مبتكرة تُعرف باسم "آلة التعلم المتطرف" (ELM)، والمستوحاة من الشبكات العصبية.
وأوضح الباحثان المشاركان في الدراسة، الدكتورة ماتيلد هاري والدكتور أندريه إيرمولاييف: "بدلاً من استخدام الإلكترونيات التقليدية والخوارزميات، يتم إجراء العمليات الحسابية من خلال الاستفادة من التفاعل غير الخطي بين نبضات الضوء المكثفة والزجاج". استخدم الباحثون نبضات ليزرية فيمتوثانية (أقصر بمليار مرة من وميض الكاميرا) محصورة في مساحة أصغر من جزء من شعرة الإنسان لإثبات نظامهم البصري القائم على ELM.
يوفر هذا النهج مزايا كبيرة مقارنة بالحوسبة الإلكترونية التقليدية. ففي حين أن الإلكترونيات التقليدية تقترب من حدودها من حيث عرض النطاق الترددي وسرعة نقل البيانات واستهلاك الطاقة، يمكن للألياف الضوئية تحويل الإشارات الداخلة أسرع بآلاف 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 التوسع وزيادة استهلاكها للطاقة، تصبح حدود المعالجة الإلكترونية أكثر وضوحاً. ويمكن أن توفر الحوسبة الضوئية حلاً من خلال زيادة سرعة المعالجة بشكل كبير مع إمكانية تقليل استهلاك الطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية مع توسع أنظمة الذكاء الاصطناعي.
يقول البروفيسور غوري جنتي، أحد قادة البحث: "من خلال دمج الفيزياء مع التعلم الآلي، نفتح طرقاً جديدة نحو عتاد ذكاء اصطناعي فائق السرعة وموفر للطاقة". ويهدف الفريق في النهاية إلى تطوير أنظمة بصرية على الرقاقة يمكنها العمل في الوقت الفعلي وخارج البيئات المختبرية.
وقد تم تمويل هذا البحث من قبل مجلس البحوث الفنلندي، والوكالة الوطنية الفرنسية للبحوث، والمجلس الأوروبي للبحوث، ويشير إلى تطبيقات محتملة تتراوح من معالجة الإشارات في الوقت الفعلي إلى مراقبة البيئة والاستدلال السريع للذكاء الاصطناعي. ومع اقتراب الحوسبة المعتمدة على السيليكون من حدودها الفيزيائية، قد يمثل هذا الإنجاز في الحوسبة الضوئية مستقبل تقنيات معالجة الذكاء الاصطناعي.