Tekoälylaitteistojen kehityksessä on otettu merkittävä harppaus eteenpäin, kun Tampereen yliopiston ja ranskalaisen Université Marie et Louis Pasteurin tutkimusryhmät ovat onnistuneet osoittamaan, miten voimakkaat laservälähdykset ultraohuissa lasikuiduissa voivat suorittaa monimutkaisia tekoälylaskelmia ennennäkemättömällä nopeudella.
Yhteistyössä toteutetun tutkimuksen johtajina toimivat professorit Goëry Genty, John Dudley ja Daniel Brunner. Keskeisiä panoksia antoivat myös tutkijatohtorit Mathilde Hary ja Andrei Ermolaev. Heidän kehittämänsä optinen laskentajärjestelmä kykenee käsittelemään tietoa tuhansia kertoja nopeammin kuin perinteiset piipohjaiset elektroniikkaratkaisut. Erityisen huomionarvoista on, että järjestelmä säilyttää laskennan tarkkuuden samalla tasolla kuin perinteiset järjestelmät esimerkiksi kuvantunnistustehtävissä.
"Tämä työ osoittaa, miten perustutkimus epälineaarisessa kuituoptiikassa voi johtaa täysin uudenlaisiin laskentaratkaisuihin", tutkimusjohtajat kertovat. "Yhdistämällä fysiikkaa ja koneoppimista avaamme uusia polkuja ultranopeaan ja energiatehokkaaseen tekoälylaitteistoon."
Läpimurto perustuu Extreme Learning Machine -arkkitehtuuriin, joka on saanut inspiraationsa hermoverkoista. Perinteisten elektroniikan ja algoritmien sijaan laskenta tapahtuu hyödyntämällä voimakkaiden valopulssien ja lasin välistä epälineaarista vuorovaikutusta. Tämä lähestymistapa vastaa kasvaviin huoliin perinteisen elektroniikan rajoista, jotka alkavat tulla vastaan kaistanleveyden, tiedonsiirron ja energiankulutuksen osalta.
Teknologian mahdolliset sovellukset ulottuvat paljon akateemista tutkimusta laajemmalle. Koska tekoälymallit kasvavat jatkuvasti suuremmiksi ja energiankulutus kasvaa, tämä ratkaisu voi auttaa poistamaan laskentainfrastruktuurin kriittisiä pullonkauloja. Tutkijat tähtäävät lopulta sirutason optisiin järjestelmiin, jotka toimivat reaaliajassa laboration ulkopuolella – sovelluskohteina esimerkiksi reaaliaikainen signaalinkäsittely, ympäristön seuranta ja huippunopea tekoälypäättely.
Tämä kehitys tulee ratkaisevaan aikaan tietotekniikka-alalla, sillä myös yritykset kuten Lightmatter ja LightSolver ovat edenneet nopeasti fotonisen laskennan saralla. Lightmatter aikoo tuoda M1000-alustansa markkinoille kesällä 2025, ja LightSolver on hiljattain nimetty World Economic Forumin vuoden 2025 Technology Pioneeriksi. Kilpajuoksu valon hyödyntämiseksi seuraavan sukupolven laskennassa kiihtyy vauhdilla.