U značajnom iskoraku za obradu umjetne inteligencije, europski istraživači predstavili su novi pristup računalstvu koji koristi svjetlost umjesto električne energije za izvođenje složenih izračuna neviđenom brzinom.
Ovo otkriće rezultat je suradnje timova sa Sveučilišta Tampere u Finskoj i Sveučilišta Marie et Louis Pasteur u Francuskoj, koji su uspješno koristili femtosekundne laserske impulse (milijardu puta kraće od bljeska fotoaparata) usmjerene kroz ultratanke staklene niti za izvođenje izračuna nalik onima u AI sustavima. Ono što ovo postignuće čini izuzetnim jest i brzina i učinkovitost procesa – izračuni se dovršavaju za manje od jedne pikosekunde uz više od 91% točnosti na MNIST testu prepoznavanja rukom pisanih znamenki, standardnom testu za AI sustave.
"Ovaj rad pokazuje kako temeljna istraživanja u nelinearnoj optici vlakana mogu potaknuti nove pristupe računalstvu," objasnili su voditelji istraživanja, profesori Goëry Genty, John Dudley i Daniel Brunner. "Spajajući fiziku i strojno učenje, otvaramo nove puteve prema ultrabrzom i energetski učinkovitom AI hardveru."
Sustav funkcionira tako da šalje laserske impulse s više valnih duljina kroz optička vlakna čiji je presjek manji od ljudske vlasi. Istraživači kodiraju informacije uvodeći relativna kašnjenja između tih valnih duljina prema podacima slike. Kako svjetlost putuje kroz vlakno, nelinearna interakcija između svjetlosti i stakla transformira spektar na načine koji čuvaju i obrađuju kodirane informacije.
Zanimljivo je da je tim otkrio kako optimalne performanse ne proizlaze iz maksimiziranja nelinearnih interakcija, već iz pronalaženja precizne ravnoteže u složenosti sustava. Ovo saznanje moglo bi biti ključno za budući razvoj fotoničkih računalnih sustava.
Istraživači sada rade na izgradnji optičkih sustava na čipu koji bi mogli raditi u stvarnom vremenu izvan laboratorijskih uvjeta. Ako uspiju, ova bi tehnologija mogla revolucionirati AI obradu dramatično smanjujući potrošnju energije, a istovremeno višestruko povećavajući brzinu obrade u odnosu na današnje elektroničke sustave.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Optics Letters, pod naslovom "Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine."