Em um avanço significativo para o hardware de inteligência artificial, pesquisadores demonstraram como fibras de vidro podem substituir o silício como base para sistemas de processamento de IA de próxima geração.
As equipes colaborativas da Universidade de Tampere, na Finlândia, e da Université Marie et Louis Pasteur, na França, mostraram com sucesso que pulsos de laser intensos em fibras de vidro ultrafinas podem realizar cálculos semelhantes aos de IA em velocidades sem precedentes. O trabalho, publicado na revista Optics Letters, apresenta uma nova arquitetura computacional conhecida como Máquina de Aprendizagem Extrema (ELM, na sigla em inglês), inspirada em redes neurais.
"Em vez de usar eletrônica e algoritmos convencionais, a computação é realizada aproveitando a interação não linear entre pulsos de luz intensos e o vidro", explicam os pesquisadores de pós-doutorado Dra. Mathilde Hary e Dr. Andrei Ermolaev, que lideraram o estudo. Os cientistas utilizaram pulsos de laser de femtossegundos—um bilhão de vezes mais curtos que o flash de uma câmera—confinados em uma área menor que uma fração de um fio de cabelo humano para demonstrar seu sistema óptico ELM.
Essa abordagem oferece vantagens significativas em relação à computação eletrônica tradicional. Enquanto a eletrônica convencional está atingindo seus limites em termos de largura de banda, capacidade de dados e consumo de energia, as fibras ópticas podem transformar sinais de entrada milhares de vezes mais rápido e amplificar pequenas diferenças por meio de interações não lineares, tornando-as perceptíveis.
As implicações para a IA são profundas. À medida que os modelos de IA continuam a crescer em tamanho e demanda energética, as limitações do processamento eletrônico tornam-se cada vez mais evidentes. A computação óptica pode oferecer uma solução ao aumentar drasticamente a velocidade de processamento e, potencialmente, reduzir o consumo de energia—um fator crítico à medida que os sistemas de IA se expandem.
"Ao unir física e aprendizado de máquina, estamos abrindo novos caminhos para hardware de IA ultrarrápido e eficiente em energia", afirma o professor Goëry Genty, um dos líderes da pesquisa. A equipe pretende, futuramente, desenvolver sistemas ópticos integrados em chips que possam operar em tempo real e fora de ambientes laboratoriais.
A pesquisa, financiada pelo Conselho de Pesquisa da Finlândia, Agência Nacional de Pesquisa da França e Conselho Europeu de Pesquisa, aponta para aplicações potenciais que vão desde processamento de sinais em tempo real até monitoramento ambiental e inferência de IA em alta velocidade. À medida que a computação tradicional baseada em silício se aproxima de seus limites físicos, esse avanço em computação óptica pode representar o futuro da tecnologia de processamento de IA.