В значителен напредък за обработката на изкуствен интелект, европейски изследователи демонстрираха нов подход към изчисленията, който използва светлина вместо електричество за извършване на сложни пресмятания с невиждана досега скорост.
Пробивът идва от сътрудничество между екипи от Университета в Тампере (Финландия) и Университета Мари и Луи Пастьор (Франция), които успешно използваха фемтосекундни лазерни импулси (милиард пъти по-кратки от светкавицата на фотоапарат) насочени през ултра тънки стъклени влакна, за да извършват изчисления, наподобяващи тези на ИИ. Това, което прави постижението забележително, е както скоростта, така и ефективността на процеса – изчисленията се извършват за по-малко от една пикосекунда, като се постига над 91% точност на бенчмарка MNIST за разпознаване на ръкописни цифри, стандартен тест за ИИ системи.
„Тази работа показва как фундаменталните изследвания в нелинейната влакнеста оптика могат да доведат до нови подходи в изчисленията“, обясняват ръководителите на изследването – професорите Гьори Жанти, Джон Дъдли и Даниел Брунър. „Чрез обединяване на физиката и машинното обучение отваряме нови пътища към ултрабърз и енергийно ефективен хардуер за изкуствен интелект.“
Системата работи, като изпраща лазерни импулси с множество дължини на вълната през оптични влакна с напречно сечение по-малко от човешки косъм. Изследователите кодират информацията, като въвеждат относителни закъснения между тези дължини на вълната според данните от изображения. Докато светлината преминава през влакното, нелинейното взаимодействие между светлината и стъклото трансформира спектъра по начини, които съхраняват и обработват кодираната информация.
Любопитно е, че екипът открива, че оптималната производителност не идва от максимизиране на нелинейните взаимодействия, а от намиране на прецизен баланс в сложността на системата. Това прозрение може да се окаже ключово за бъдещото развитие на фотонните изчислителни системи.
Изследователите вече работят по създаването на оптични системи на чип, които могат да работят в реално време извън лабораторни условия. Ако успеят, тази технология може да революционизира обработката на ИИ, като драстично намали енергопотреблението и увеличи скоростта на обработка с порядъци спрямо сегашните електронни системи.
Изследването е публикувано в Optics Letters под заглавие „Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine.“