Num avanço significativo para o processamento de inteligência artificial, investigadores europeus demonstraram uma nova abordagem à computação que utiliza luz em vez de eletricidade para realizar cálculos complexos a velocidades sem precedentes.
Esta descoberta resulta de uma colaboração entre equipas da Universidade de Tampere, na Finlândia, e da Université Marie et Louis Pasteur, em França, que conseguiram utilizar pulsos de laser de femtosegundo (mil milhões de vezes mais curtos do que o flash de uma câmara) direcionados através de fibras de vidro ultrafinas para executar cálculos semelhantes aos de IA. O que torna este feito notável é tanto a velocidade como a eficiência do processo — realizando cálculos em menos de um picosegundo e atingindo mais de 91% de precisão no teste de reconhecimento de dígitos manuscritos MNIST, um padrão de avaliação para sistemas de IA.
"Este trabalho demonstra como a investigação fundamental em ótica não linear de fibras pode impulsionar novas abordagens à computação", explicaram os líderes da investigação, Professores Goëry Genty, John Dudley e Daniel Brunner. "Ao unir a física e o machine learning, estamos a abrir novos caminhos para hardware de IA ultrarrápido e eficiente em termos energéticos."
O sistema funciona enviando pulsos de laser com múltiplos comprimentos de onda através de fibras óticas com uma secção transversal mais fina do que um fio de cabelo humano. Os investigadores codificam a informação introduzindo atrasos relativos entre estes comprimentos de onda, de acordo com os dados das imagens. À medida que a luz percorre a fibra, a interação não linear entre a luz e o vidro transforma o espetro de formas que preservam e processam a informação codificada.
Curiosamente, a equipa descobriu que o desempenho ideal não era alcançado ao maximizar as interações não lineares, mas sim ao encontrar um equilíbrio preciso na complexidade do sistema. Esta perceção poderá ser crucial para o desenvolvimento futuro de sistemas de computação fotónica.
Os investigadores estão agora a trabalhar no desenvolvimento de sistemas óticos integrados que possam operar em tempo real fora de ambientes laboratoriais. Se bem-sucedida, esta tecnologia poderá revolucionar o processamento de IA, reduzindo drasticamente o consumo de energia e aumentando as velocidades de processamento em várias ordens de magnitude em comparação com os sistemas eletrónicos atuais.
A investigação foi publicada na revista Optics Letters, com o artigo intitulado "Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine".