Mullistava kehitys, joka voi muuttaa tekoälyn tulevaisuuden, on nähty kahden eurooppalaisen tutkimusryhmän onnistuttua hyödyntämään valon voimaa ultranopeiden tekoälylaskentajärjestelmien luomisessa tavallisen lasikuidun avulla.
Yhteistyötä johtivat tohtoritutkijat Dr. Mathilde Hary Tampereen yliopistosta ja Dr. Andrei Ermolaev Université Marie et Louis Pasteurista Ranskasta. He osoittivat, kuinka voimakkaat laserpulssit ohuissa lasikuiduissa voivat jäljitellä neuroverkkojen toimintaa ennennäkemättömällä nopeudella.
"Perinteisten elektroniikkaratkaisujen ja algoritmien sijaan laskenta tapahtuu hyödyntämällä intensiivisten valopulssien ja lasin välistä epälineaarista vuorovaikutusta", selittävät Hary ja Ermolaev. Heidän järjestelmänsä perustuu erityiseen laskenta-arkkitehtuuriin, jota kutsutaan Extreme Learning Machineksi ja joka on saanut inspiraationsa neuroverkoista.
Tutkijat saavuttivat vaikuttavia tuloksia: testitarkkuudet ylittivät 91 % kuvantunnistustehtävissä, ja laskenta tapahtui femtosekunneissa – sekunnin biljoonasosissa. Tämä tarkoittaa tuhansia kertoja nopeampaa käsittelyä kuin nykyiset elektroniset järjestelmät.
Läpimurto tulee ratkaisevaan aikaan, kun perinteinen elektroniikka lähestyy rajojaan kaistanleveyden, datansiirron ja energiankulutuksen suhteen. Tekoälymallien kasvaessa yhä monimutkaisemmiksi ja energiaa kuluttavammiksi ala kohtaa merkittäviä haasteita nykyteknologioiden skaalaamisessa.
"Mallimme osoittavat, miten dispersiolla, epälineaarisuudella ja jopa kvanttimelulla on vaikutusta suorituskykyyn. Tämä tarjoaa kriittistä tietoa seuraavan sukupolven hybridi optis-elektronisten tekoälyjärjestelmien suunnitteluun", toteaa Ermolaev. Tutkimusryhmän tavoitteena on lopulta rakentaa sirutason optisia järjestelmiä, jotka toimivat reaaliajassa laboration ulkopuolella.
Vaikutukset ulottuvat laajasti akateemisen tutkimuksen ulkopuolelle. Mahdollisia sovelluksia ovat muun muassa reaaliaikainen signaalinkäsittely, ympäristön seuranta ja erittäin nopea tekoälypäättely. Kun datakeskukset kamppailevat modernien tekoälyjärjestelmien valtavan energiankulutuksen kanssa, fotoninen laskenta tarjoaa lupaavan polun kohti kestävämpää ja huomattavasti nopeampaa tekoälyä.
Hanketta rahoittavat Suomen Akatemia, Ranskan kansallinen tutkimusvirasto ja Euroopan tutkimusneuvosto. Se edustaa merkittävää askelta kohti käytännön optista laskentaa – alaa, johon on viimeisen viiden vuoden aikana sijoitettu lähes 3,6 miljardia dollaria yritysten kilpaillessa vaihtoehdoista perinteisille piipohjaisille järjestelmille.