В революционно развитие, което може да преобрази бъдещето на изкуствения интелект, два европейски изследователски екипа успешно използваха силата на светлината, за да създадат ултра-бързи AI изчислителни системи с помощта на обикновени стъклени влакна.
Съвместното изследване, ръководено от постдокторантите д-р Матилд Ари от Университета в Тампере, Финландия, и д-р Андрей Ермолаев от Университета Мари и Луи Пастьор, Франция, показва как интензивни лазерни импулси, преминаващи през тънки стъклени влакна, могат да имитират операциите на невронни мрежи с безпрецедентна скорост.
„Вместо да използваме традиционна електроника и алгоритми, изчисленията се извършват чрез използване на нелинейното взаимодействие между интензивните светлинни импулси и стъклото“, обясняват Ари и Ермолаев. Тяхната система реализира специфичен клас изчислителна архитектура, известна като Extreme Learning Machine, вдъхновена от невронните мрежи.
Изследователите постигат забележителни резултати, като точността при тестовете за разпознаване на изображения надхвърля 91%, докато скоростта на работа се измерва във фемтосекунди — милионни части от милиардната част на секундата. Това представлява обработка хиляди пъти по-бърза от днешните електронни системи.
Пробивът идва в критичен момент, тъй като традиционната електроника достига своите граници по отношение на честотна лента, скорост на предаване на данни и енергопотребление. С нарастващата сложност и енергоемкост на AI моделите, индустрията се изправя пред сериозни предизвикателства при мащабирането на настоящите технологии.
„Нашите модели показват как дисперсията, нелинейността и дори квантовият шум влияят на производителността, предоставяйки критично знание за проектирането на следващото поколение хибридни оптично-електронни AI системи“, отбелязва Ермолаев. Изследователският екип цели в бъдеще да изгради оптични системи върху чип, които да работят в реално време извън лабораторни условия.
Възможните приложения далеч надхвърлят академичните изследвания — от обработка на сигнали в реално време до екологичен мониторинг и високоскоростно AI заключение. Докато центровете за данни се борят с огромните енергийни нужди на съвременните AI системи, фотонните изчисления предлагат обещаващ път към по-устойчив и драматично по-бърз изкуствен интелект.
Проектът, финансиран от Финландския изследователски съвет, Френската национална изследователска агенция и Европейския изследователски съвет, представлява значителна стъпка към практическите оптични изчисления — област, в която през последните пет години са инвестирани близо 3,6 милиарда долара, докато компаниите се надпреварват да разработят алтернативи на традиционните силициеви системи.