En un avance significativo para el procesamiento de inteligencia artificial, investigadores europeos han demostrado un nuevo enfoque de computación que utiliza la luz en lugar de la electricidad para realizar cálculos complejos a velocidades sin precedentes.
El logro proviene de una colaboración entre equipos de la Universidad de Tampere en Finlandia y la Université Marie et Louis Pasteur en Francia, que utilizaron con éxito pulsos láser de femtosegundos (mil millones de veces más cortos que el destello de una cámara) dirigidos a través de fibras de vidrio ultrafinas para realizar cálculos similares a los de la IA. Lo que hace que este logro sea especialmente notable es tanto la velocidad como la eficiencia del proceso: completan los cálculos en menos de un picosegundo y alcanzan más del 91% de precisión en la prueba de reconocimiento de dígitos manuscritos MNIST, un estándar para sistemas de inteligencia artificial.
"Este trabajo demuestra cómo la investigación fundamental en óptica no lineal de fibras puede impulsar nuevos enfoques para la computación", explicaron los líderes del proyecto, los profesores Goëry Genty, John Dudley y Daniel Brunner. "Al fusionar la física y el aprendizaje automático, estamos abriendo nuevas vías hacia hardware de IA ultrarrápido y eficiente energéticamente".
El sistema funciona enviando pulsos láser que contienen múltiples longitudes de onda a través de fibras ópticas con una sección transversal más pequeña que un cabello humano. Los investigadores codifican la información introduciendo retrasos relativos entre estas longitudes de onda según los datos de imagen. A medida que la luz viaja por la fibra, la interacción no lineal entre la luz y el vidrio transforma el espectro de formas que preservan y procesan la información codificada.
Curiosamente, el equipo descubrió que el rendimiento óptimo no se lograba maximizando las interacciones no lineales, sino encontrando un equilibrio preciso en la complejidad del sistema. Este hallazgo podría ser crucial para el desarrollo futuro de sistemas de computación fotónica.
Actualmente, los investigadores trabajan en el desarrollo de sistemas ópticos integrados en chip que puedan funcionar en tiempo real fuera del entorno de laboratorio. Si tienen éxito, esta tecnología podría revolucionar el procesamiento de IA al reducir drásticamente el consumo energético y aumentar la velocidad de procesamiento en varios órdenes de magnitud respecto a los sistemas electrónicos actuales.
La investigación se ha publicado en Optics Letters, con el artículo titulado "Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine".