Ve významném průlomu pro hardware umělé inteligence vědci předvedli, jak by skleněná vlákna mohla nahradit křemík jako základ pro příští generaci AI výpočetních systémů.
Spolupracující výzkumné týmy z Univerzity v Tampere ve Finsku a Univerzity Marie a Louise Pasteura ve Francii úspěšně ukázaly, že intenzivní laserové pulzy vedené ultra tenkými skleněnými vlákny dokážou provádět výpočty podobné AI bezprecedentní rychlostí. Jejich práce, publikovaná v časopise Optics Letters, představuje novou výpočetní architekturu známou jako Extreme Learning Machine (ELM), která je inspirována neuronovými sítěmi.
„Místo použití konvenční elektroniky a algoritmů je výpočet dosažen díky využití nelineární interakce mezi intenzivními světelnými pulzy a sklem,“ vysvětlují postdoktorandka Dr. Mathilde Hary a Dr. Andrei Ermolaev, kteří studii vedli. Vědci využili femtosekundové laserové pulzy – miliardkrát kratší než záblesk fotoaparátu – soustředěné do oblasti menší než zlomek lidského vlasu, aby demonstrovali svůj optický ELM systém.
Tento přístup nabízí významné výhody oproti tradičnímu elektronickému výpočtu. Zatímco konvenční elektronika naráží na limity v šířce pásma, propustnosti dat a spotřebě energie, optická vlákna dokážou transformovat vstupní signály tisíckrát rychleji a zesilovat i nepatrné rozdíly díky nelineárním interakcím, takže jsou rozpoznatelné.
Důsledky pro AI jsou zásadní. Jak modely umělé inteligence stále rostou a spotřebovávají více energie, limity elektronického zpracování se stávají čím dál zjevnějšími. Optické výpočty by mohly nabídnout řešení dramatickým zvýšením rychlosti zpracování při možném snížení spotřeby energie – což je klíčové, pokud se AI systémy dále rozšiřují.
„Spojením fyziky a strojového učení otevíráme nové cesty k ultrarychlému a energeticky efektivnímu AI hardwaru,“ říká profesor Goëry Genty, jeden z vedoucích výzkumu. Tým si klade za cíl v budoucnu vyvinout optické systémy přímo na čipu, které budou schopné fungovat v reálném čase a mimo laboratorní prostředí.
Výzkum, financovaný Finskou radou pro výzkum, Francouzskou národní agenturou pro výzkum a Evropskou výzkumnou radou, ukazuje na potenciální využití od zpracování signálů v reálném čase přes environmentální monitoring až po vysokorychlostní AI inference. Jak se tradiční výpočetní technika založená na křemíku blíží svým fyzikálním limitům, tento průlom v optickém výpočtu by mohl představovat budoucnost AI zpracovatelských technologií.