En un avance significativo para el hardware de inteligencia artificial, investigadores han demostrado cómo las fibras de vidrio podrían sustituir al silicio como base de los sistemas de procesamiento de IA de próxima generación.
Los equipos de investigación colaborativos de la Universidad de Tampere en Finlandia y la Universidad Marie et Louis Pasteur en Francia han logrado demostrar que los pulsos láser intensos a través de fibras de vidrio ultrafinas pueden realizar cálculos similares a los de la IA a velocidades sin precedentes. Su trabajo, publicado en Optics Letters, presenta una novedosa arquitectura de computación conocida como Máquina de Aprendizaje Extremo (ELM, por sus siglas en inglés), inspirada en las redes neuronales.
"En lugar de utilizar la electrónica y los algoritmos convencionales, el cálculo se logra aprovechando la interacción no lineal entre los pulsos de luz intensos y el vidrio", explican los investigadores posdoctorales Dra. Mathilde Hary y Dr. Andrei Ermolaev, quienes lideraron el estudio. Los investigadores emplearon pulsos láser de femtosegundo—mil millones de veces más cortos que un destello de cámara—confinados en un área menor que una fracción de un cabello humano para demostrar su sistema óptico ELM.
Este enfoque ofrece ventajas significativas frente a la computación electrónica tradicional. Mientras que la electrónica convencional está alcanzando sus límites en cuanto a ancho de banda, capacidad de transmisión de datos y consumo energético, las fibras ópticas pueden transformar señales de entrada miles de veces más rápido y amplificar pequeñas diferencias mediante interacciones no lineales para hacerlas perceptibles.
Las implicaciones para la IA son profundas. A medida que los modelos de IA continúan creciendo en tamaño y demanda energética, las limitaciones del procesamiento electrónico se hacen cada vez más evidentes. La computación óptica podría aportar una solución al aumentar drásticamente la velocidad de procesamiento y, potencialmente, reducir el consumo energético, una consideración crítica a medida que los sistemas de IA escalan.
"Al fusionar la física y el aprendizaje automático, estamos abriendo nuevos caminos hacia hardware de IA ultrarrápido y eficiente energéticamente", afirma el profesor Goëry Genty, uno de los líderes de la investigación. El equipo aspira a desarrollar en el futuro sistemas ópticos integrados en chip que puedan operar en tiempo real y fuera de entornos de laboratorio.
La investigación, financiada por el Consejo de Investigación de Finlandia, la Agencia Nacional de Investigación de Francia y el Consejo Europeo de Investigación, apunta a aplicaciones potenciales que van desde el procesamiento de señales en tiempo real hasta la monitorización ambiental y la inferencia de IA a alta velocidad. A medida que la computación tradicional basada en silicio se acerca a sus límites físicos, este avance en computación óptica podría representar el futuro de la tecnología de procesamiento de IA.