In un’importante svolta per l’hardware dell’intelligenza artificiale, i ricercatori hanno dimostrato come le fibre di vetro possano sostituire il silicio come base per i sistemi di elaborazione IA di nuova generazione.
I team di ricerca collaborativi dell’Università di Tampere in Finlandia e dell’Université Marie et Louis Pasteur in Francia hanno mostrato con successo che impulsi laser intensi attraverso fibre di vetro ultra-sottili possono eseguire calcoli simili a quelli dell’IA a velocità senza precedenti. Il loro lavoro, pubblicato su Optics Letters, presenta un’architettura di calcolo innovativa nota come Extreme Learning Machine (ELM), ispirata alle reti neurali.
"Invece di utilizzare l’elettronica convenzionale e gli algoritmi classici, il calcolo viene realizzato sfruttando l’interazione non lineare tra impulsi luminosi intensi e il vetro," spiegano le ricercatrici post-doc Dr. Mathilde Hary e Dr. Andrei Ermolaev, che hanno guidato lo studio. I ricercatori hanno utilizzato impulsi laser della durata di femtosecondi—un miliardo di volte più brevi di un lampo di fotocamera—confinati in un’area più piccola di una frazione di un capello umano, per dimostrare il loro sistema ELM ottico.
Questo approccio offre vantaggi significativi rispetto al calcolo elettronico tradizionale. Mentre l’elettronica convenzionale sta raggiungendo i propri limiti in termini di banda, velocità di trasmissione dati e consumo energetico, le fibre ottiche possono trasformare i segnali in ingresso migliaia di volte più velocemente e amplificare minime differenze grazie alle interazioni non lineari, rendendole distinguibili.
Le implicazioni per l’IA sono profonde. Con la crescita continua dei modelli di IA, sempre più grandi e affamati di energia, i limiti dell’elaborazione elettronica risultano sempre più evidenti. Il calcolo ottico potrebbe offrire una soluzione, aumentando drasticamente la velocità di elaborazione e potenzialmente riducendo il consumo energetico—un aspetto cruciale man mano che i sistemi IA si espandono.
"Unendo fisica e machine learning, stiamo aprendo nuove strade verso hardware IA ultrarapidi ed efficienti dal punto di vista energetico," afferma il Professor Goëry Genty, uno dei responsabili della ricerca. Il team punta a sviluppare in futuro sistemi ottici integrati su chip, in grado di operare in tempo reale e al di fuori dei laboratori.
La ricerca, finanziata dal Consiglio della Ricerca finlandese, dall’Agenzia Nazionale della Ricerca francese e dal Consiglio Europeo della Ricerca, indica potenziali applicazioni che spaziano dall’elaborazione di segnali in tempo reale al monitoraggio ambientale e all’inferenza IA ad alta velocità. Poiché il calcolo tradizionale a base di silicio si avvicina ai suoi limiti fisici, questa svolta nel calcolo ottico potrebbe rappresentare il futuro della tecnologia di elaborazione per l’intelligenza artificiale.