В значителен пробив за хардуера на изкуствения интелект, изследователи демонстрираха как стъклените влакна могат да заместят силиция като основа за следващото поколение AI изчислителни системи.
Съвместните екипи от Университета Тампере във Финландия и Университета Мари и Луи Пастьор във Франция успешно показаха, че интензивни лазерни импулси, преминаващи през ултра-тънки стъклени влакна, могат да извършват AI-подобни изчисления с безпрецедентна скорост. Тяхната работа, публикувана в Optics Letters, демонстрира нова изчислителна архитектура, известна като Extreme Learning Machine (ELM), вдъхновена от невронните мрежи.
"Вместо да използваме конвенционална електроника и алгоритми, изчисленията се постигат чрез използване на нелинейното взаимодействие между интензивните светлинни импулси и стъклото," обясняват постдокторантите д-р Матилд Ари и д-р Андрей Ермолаев, които ръководят изследването. Изследователите използват фемтосекундни лазерни импулси — милиард пъти по-кратки от светкавицата на фотоапарат — фокусирани в област, по-малка от част от човешки косъм, за да демонстрират тяхната оптична ELM система.
Този подход предлага значителни предимства пред традиционните електронни изчисления. Докато конвенционалната електроника достига своите граници по отношение на честотна лента, пропускателна способност и енергопотребление, оптичните влакна могат да трансформират входните сигнали хиляди пъти по-бързо и да усилват минимални разлики чрез нелинейни взаимодействия, правейки ги различими.
Последствията за AI са дълбоки. С нарастването на AI моделите и увеличаването на тяхната енергийна консумация, ограниченията на електронната обработка стават все по-очевидни. Оптичното изчисляване може да предложи решение, като драстично увеличи скоростта на обработка и потенциално намали енергопотреблението — критичен фактор при мащабирането на AI системи.
"Като обединяваме физиката и машинното обучение, отваряме нови пътища към ултрабърз и енергийно ефективен AI хардуер," казва професор Гьори Жанти, един от ръководителите на изследването. Екипът си поставя за цел в бъдеще да разработи оптични системи на чип, които да работят в реално време и извън лабораторни условия.
Изследването, финансирано от Финландския изследователски съвет, Френската национална изследователска агенция и Европейския изследователски съвет, сочи към потенциални приложения — от обработка на сигнали в реално време до мониторинг на околната среда и високоскоростно AI заключение. Докато традиционното силициево изчисляване достига физическите си граници, този пробив в оптичното изчисляване може да се окаже бъдещето на AI технологиите за обработка.