V zásadním pokroku v oblasti zpracování umělé inteligence evropští vědci představili nový přístup k výpočtům, který místo elektřiny využívá světlo k provádění složitých výpočtů bezprecedentní rychlostí.
Tento průlom je výsledkem spolupráce týmů z Tamperské univerzity ve Finsku a Univerzity Marie a Louise Pasteura ve Francii, kterým se podařilo využít femtosekundové laserové pulzy (miliardkrát kratší než záblesk fotoaparátu) vedené ultra tenkými skleněnými vlákny k provádění výpočtů podobných AI. Výjimečnost tohoto úspěchu spočívá jak v rychlosti, tak v efektivitě procesu – výpočty jsou dokončeny za méně než jeden pikosekundu a systém dosáhl přesnosti přes 91 % na standardním testu rozpoznávání ručně psaných číslic MNIST.
„Tato práce ukazuje, jak může základní výzkum v oblasti nelineární optiky ve vláknech vést k novým přístupům ve výpočetní technice,“ vysvětlují vedoucí výzkumu profesoři Goëry Genty, John Dudley a Daniel Brunner. „Spojením fyziky a strojového učení otevíráme nové cesty k ultrarychlému a energeticky efektivnímu AI hardwaru.“
Systém funguje tak, že laserové pulzy obsahující více vlnových délek jsou vedeny optickými vlákny s průřezem menším než lidský vlas. Vědci kódují informace zaváděním relativních zpoždění mezi těmito vlnovými délkami podle obrazových dat. Jak světlo prochází vláknem, nelineární interakce mezi světlem a sklem mění spektrum způsobem, který zachovává a zpracovává zakódované informace.
Zajímavé je, že tým zjistil, že optimální výkon nepochází z maximalizace nelineárních interakcí, ale spíše z nalezení přesné rovnováhy v komplexitě systému. Tento poznatek by mohl být klíčový pro další vývoj fotonických výpočetních systémů.
Vědci nyní pracují na vývoji optických systémů na čipu, které by mohly fungovat v reálném čase i mimo laboratorní prostředí. Pokud bude tato technologie úspěšná, mohla by způsobit revoluci ve zpracování AI díky dramatickému snížení spotřeby energie a zároveň zvýšení rychlosti zpracování o několik řádů oproti současným elektronickým systémům.
Výzkum byl publikován v časopise Optics Letters pod názvem „Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine.“