In einem bedeutenden Fortschritt für KI-Hardware ist es Forscherteams der Universität Tampere (Finnland) und der Université Marie et Louis Pasteur (Frankreich) gelungen, mithilfe intensiver Laserpulse, die durch ultradünne Glasfasern geleitet werden, komplexe KI-Berechnungen in bislang unerreichter Geschwindigkeit durchzuführen.
Die gemeinsame Studie unter Leitung der Professoren Goëry Genty, John Dudley und Daniel Brunner, mit wichtigen Beiträgen der Postdoktoranden Dr. Mathilde Hary und Dr. Andrei Ermolaev, zeigt, dass ihr optisches Rechensystem Informationen tausendfach schneller verarbeiten kann als herkömmliche, siliziumbasierte Elektronik. Besonders bemerkenswert: Das System erreicht diese Geschwindigkeiten, ohne bei der Genauigkeit gegenüber klassischen Systemen – etwa bei der Bilderkennung – Abstriche zu machen.
„Diese Arbeit zeigt, wie Grundlagenforschung in der nichtlinearen Faseroptik neue Ansätze für das Rechnen ermöglichen kann“, erklären die Forschungsleiter. „Durch die Verbindung von Physik und maschinellem Lernen eröffnen wir neue Wege für ultraschnelle und energieeffiziente KI-Hardware.“
Der Durchbruch basiert auf einer Rechenarchitektur namens Extreme Learning Machine, die von neuronalen Netzwerken inspiriert ist. Anstelle herkömmlicher Elektronik und Algorithmen nutzt das System die nichtlineare Wechselwirkung zwischen intensiven Lichtpulsen und Glas zur Berechnung. Damit adressiert der Ansatz wachsende Bedenken hinsichtlich der Grenzen traditioneller Elektronik, die bei Bandbreite, Datenrate und Energieverbrauch an physikalische Schranken stößt.
Die potenziellen Anwendungen reichen weit über die akademische Forschung hinaus. Da KI-Modelle immer größer und energiehungriger werden, könnte diese Technologie entscheidende Engpässe in der Recheninfrastruktur überwinden helfen. Die Forscher streben an, künftig optische Systeme auf einem Chip zu entwickeln, die außerhalb des Labors in Echtzeit arbeiten – mit Einsatzmöglichkeiten von Echtzeit-Signalverarbeitung über Umweltüberwachung bis hin zu KI-Inferenz mit Höchstgeschwindigkeit.
Diese Entwicklung kommt zu einem entscheidenden Zeitpunkt für die Computerindustrie: Auch Unternehmen wie Lightmatter und LightSolver erzielen große Fortschritte im Bereich photonisches Rechnen. Während Lightmatter im Sommer 2025 seine M1000-Plattform auf den Markt bringen will und LightSolver kürzlich vom Weltwirtschaftsforum als „Technology Pioneer 2025“ ausgezeichnet wurde, beschleunigt sich das Rennen um den Einsatz von Licht für die Computertechnik der nächsten Generation rasant.