В революционно развитие, което може да преоформи бъдещето на изкуствения интелект, изследователи демонстрираха, че стъклените влакна — същата технология, която доставя интернет до домовете ни — скоро може да заменят силиция като основа за AI процесорни системи.
Съвместното изследване, ръководено от д-р Матилд Ари от Университета в Тампере, Финландия, и д-р Андрей Ермолаев от Университета Мари и Луи Пастьор, Франция, показва, че интензивни лазерни импулси, преминаващи през ултра тънки стъклени влакна, могат да извършват изчисления, подобни на тези в изкуствения интелект, с хиляди пъти по-висока скорост от традиционната електроника.
„Вместо да използваме конвенционална електроника и алгоритми, изчисленията се постигат чрез използване на нелинейното взаимодействие между интензивните светлинни импулси и стъклото“, обясняват Ари и Ермолаев. Тяхната система прилага подход, вдъхновен от невронните мрежи, наречен Extreme Learning Machine, като постига почти най-добри резултати в задачи като разпознаване на изображения за по-малко от трилионна част от секундата.
Пробивът адресира нарастващо предизвикателство в развитието на изкуствения интелект. С усложняването на моделите, традиционните силициеви системи достигат своите граници по отношение на пропускателна способност, скорост на обработка на данни и енергопотребление. Чрез използването на светлина вместо електричество, този оптичен изчислителен подход може драстично да увеличи скоростта на обработка, като същевременно потенциално намали нуждите от енергия — ключов напредък, тъй като центровете за данни се борят с нарастващите енергийни изисквания на AI системите.
Моделите на изследователите показват как фактори като дисперсия, нелинейност и дори квантов шум влияят на производителността, предоставяйки основни знания за проектирането на следващото поколение хибридни оптично-електронни AI системи. „Тази работа демонстрира как фундаменталните изследвания в нелинейната влакнеста оптика могат да доведат до нови подходи в изчисленията. Като обединяваме физика и машинно обучение, отваряме нови пътища към ултрабърз и енергийно ефективен AI хардуер“, казват ръководителите на проекта.
В бъдеще екипите целят да изградят оптични системи върху чип, които могат да работят в реално време извън лабораторни условия. Потенциалните приложения варират от обработка на сигнали в реално време до мониторинг на околната среда и високоскоростни AI изводи — възможности, които могат да трансформират индустрии от телекомуникациите до автономните превозни средства. Изследването е финансирано от Финландския изследователски съвет, Френската национална изследователска агенция и Европейския изследователски съвет.