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 descubrimiento proviene de una colaboración entre equipos de la Universidad de Tampere en Finlandia y la Universidad Marie et Louis Pasteur en Francia, quienes utilizaron exitosamente pulsos láser de femtosegundos (mil millones de veces más cortos que el destello de una cámara) dirigidos a través de fibras de vidrio ultradelgadas para realizar cálculos similares a los de la IA. Lo que hace que este logro sea notable es tanto la velocidad como la eficiencia del proceso: completando cálculos en menos de un picosegundo y alcanzando más del 91% de precisión en la prueba de reconocimiento de dígitos manuscritos MNIST, un estándar para sistemas de IA.
"Este trabajo demuestra cómo la investigación fundamental en óptica no lineal de fibras puede impulsar nuevos enfoques para la computación", explicaron los líderes del estudio, los profesores Goëry Genty, John Dudley y Daniel Brunner. "Al fusionar la física y el aprendizaje automático, estamos abriendo nuevos caminos hacia hardware de IA ultrarrápido y eficiente en consumo de energía".
El sistema funciona enviando pulsos láser que contienen múltiples longitudes de onda a través de fibras ópticas con un diámetro menor al de 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 maneras que preservan y procesan la información codificada.
De manera interesante, 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 la construcción de sistemas ópticos integrados en chip que puedan operar en tiempo real fuera de los entornos de laboratorio. Si tienen éxito, esta tecnología podría revolucionar el procesamiento de IA al reducir drásticamente el consumo de energía y aumentar la velocidad de procesamiento por órdenes de magnitud en comparación con los sistemas electrónicos actuales.
La investigación fue publicada en Optics Letters, con el artículo titulado "Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine".