Σε ένα σημαντικό άλμα για την επεξεργασία τεχνητής νοημοσύνης, Ευρωπαίοι ερευνητές παρουσίασαν μια νέα προσέγγιση στην υπολογιστική, χρησιμοποιώντας το φως αντί για ηλεκτρισμό για την εκτέλεση σύνθετων υπολογισμών με πρωτοφανείς ταχύτητες.
Η ανακάλυψη προέρχεται από συνεργασία μεταξύ των ομάδων του Πανεπιστημίου του Τάμπερε στη Φινλανδία και του Πανεπιστημίου Marie et Louis Pasteur στη Γαλλία, που κατάφεραν να χρησιμοποιήσουν παλμούς λέιζερ φεμτοδευτερολέπτου (ένα δισεκατομμύριο φορές μικρότερους από ένα φλας κάμερας), κατευθυνόμενους μέσω υπέρλεπτων οπτικών ινών, για να εκτελέσουν υπολογισμούς τύπου AI. Αυτό που καθιστά το επίτευγμα αξιοσημείωτο είναι τόσο η ταχύτητα όσο και η αποδοτικότητα της διαδικασίας – ολοκληρώνοντας υπολογισμούς σε λιγότερο από ένα πικοσεκόντ και επιτυγχάνοντας ακρίβεια άνω του 91% στο πρότυπο αναγνώρισης χειρόγραφων ψηφίων MNIST, ένα στάνταρ τεστ για συστήματα τεχνητής νοημοσύνης.
«Αυτή η εργασία δείχνει πώς η βασική έρευνα στη μη γραμμική οπτική ινών μπορεί να οδηγήσει σε νέες προσεγγίσεις στην υπολογιστική», εξήγησαν οι επικεφαλής καθηγητές Goëry Genty, John Dudley και Daniel Brunner. «Συνδυάζοντας τη φυσική με τη μηχανική μάθηση, ανοίγουμε νέους δρόμους για υπερταχέως και ενεργειακά αποδοτικό υλικό τεχνητής νοημοσύνης.»
Το σύστημα λειτουργεί στέλνοντας παλμούς λέιζερ με πολλαπλά μήκη κύματος μέσω οπτικών ινών με διατομή μικρότερη από μια ανθρώπινη τρίχα. Οι ερευνητές κωδικοποιούν πληροφορίες εισάγοντας σχετικές καθυστερήσεις μεταξύ αυτών των μηκών κύματος, σύμφωνα με τα δεδομένα εικόνας. Καθώς το φως ταξιδεύει μέσα στην ίνα, η μη γραμμική αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και γυαλιού μετασχηματίζει το φάσμα με τρόπους που διατηρούν και επεξεργάζονται τις κωδικοποιημένες πληροφορίες.
Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η ομάδα ανακάλυψε πως η βέλτιστη απόδοση δεν προήλθε από τη μέγιστη ενίσχυση των μη γραμμικών αλληλεπιδράσεων, αλλά από την εύρεση μιας ακριβούς ισορροπίας στην πολυπλοκότητα του συστήματος. Αυτή η διαπίστωση θα μπορούσε να αποδειχθεί καθοριστική για τη μελλοντική ανάπτυξη φωτονικών υπολογιστικών συστημάτων.
Οι ερευνητές εργάζονται πλέον στην κατασκευή οπτικών συστημάτων σε chip που θα μπορούν να λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο εκτός εργαστηρίου. Εάν το πετύχουν, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην επεξεργασία τεχνητής νοημοσύνης, μειώνοντας δραστικά την κατανάλωση ενέργειας και αυξάνοντας τις ταχύτητες επεξεργασίας κατά τάξεις μεγέθους σε σύγκριση με τα σημερινά ηλεκτρονικά συστήματα.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Optics Letters, με τίτλο «Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine».