W przełomowym odkryciu, które może odmienić przyszłość sztucznej inteligencji, naukowcy udowodnili, że włókna szklane — ta sama technologia, która dostarcza nam internet do domów — mogą wkrótce zastąpić krzem jako podstawę systemów przetwarzania AI.
Wspólne badania, prowadzone przez dr Mathilde Hary z Uniwersytetu w Tampere (Finlandia) oraz dr Andrieja Ermolaeva z Uniwersytetu Marii i Ludwika Pasteura (Francja), wykazały, że intensywne impulsy laserowe przesyłane przez ultracienkie włókna szklane są w stanie wykonywać obliczenia inspirowane AI z prędkością tysiące razy większą niż tradycyjna elektronika.
„Zamiast korzystać z konwencjonalnej elektroniki i algorytmów, obliczenia realizowane są dzięki wykorzystaniu nieliniowej interakcji pomiędzy intensywnymi impulsami światła a szkłem” — wyjaśniają Hary i Ermolaev. Ich system implementuje podejście inspirowane sieciami neuronowymi, zwane Extreme Learning Machine, osiągając niemal najwyższe wyniki w zadaniach takich jak rozpoznawanie obrazów w czasie krótszym niż bilionowa część sekundy.
To przełomowe osiągnięcie odpowiada na rosnące wyzwania w rozwoju AI. Wraz ze wzrostem złożoności modeli, tradycyjne systemy oparte na krzemie zbliżają się do granic przepustowości, wydajności przesyłu danych i zużycia energii. Wykorzystując światło zamiast elektryczności, optyczne podejście do obliczeń może drastycznie zwiększyć szybkość przetwarzania, jednocześnie potencjalnie obniżając zapotrzebowanie na energię — co jest kluczowe, gdy centra danych zmagają się z rosnącym zużyciem prądu przez systemy AI.
Modele opracowane przez naukowców pokazują, jak takie czynniki jak dyspersja, nieliniowość czy nawet szum kwantowy wpływają na wydajność, dostarczając niezbędnej wiedzy do projektowania nowej generacji hybrydowych systemów AI łączących optykę i elektronikę. „Nasza praca pokazuje, jak fundamentalne badania nad nieliniową optyką światłowodową mogą inspirować nowe podejścia do obliczeń. Łącząc fizykę z uczeniem maszynowym, otwieramy nowe ścieżki do ultrawydajnego i energooszczędnego sprzętu AI” — podkreślają liderzy projektu.
W najbliższej przyszłości zespoły zamierzają rozwijać zintegrowane systemy optyczne na chipach, które będą działać w czasie rzeczywistym poza laboratorium. Potencjalne zastosowania obejmują przetwarzanie sygnałów w czasie rzeczywistym, monitoring środowiskowy czy ultraszybkie wnioskowanie AI — możliwości, które mogą zrewolucjonizować branże od telekomunikacji po pojazdy autonomiczne. Badania są finansowane przez Fińską Radę ds. Badań Naukowych, Francuską Narodową Agencję Badań oraz Europejską Radę ds. Badań Naukowych.