Num avanço significativo para a tecnologia de computação, investigadores europeus demonstraram com sucesso como a luz, em vez da eletricidade, pode ser utilizada para realizar cálculos de inteligência artificial a velocidades sem precedentes.
A investigação inovadora, conduzida pela Dra. Mathilde Hary da Universidade de Tampere, na Finlândia, e pelo Dr. Andrei Ermolaev da Université Marie et Louis Pasteur, em França, mostra como pulsos intensos de laser que percorrem fibras de vidro ultrafinas conseguem imitar o processamento de informação feito pela IA, mas milhares de vezes mais rápido do que os sistemas eletrónicos convencionais.
Os investigadores recorreram a uma arquitetura de computação conhecida como Extreme Learning Machine (ELM), inspirada nas redes neuronais. A abordagem tira partido da interação não linear entre pulsos de luz intensos e o vidro para realizar cálculos complexos. Quando testado no conjunto de dados MNIST de dígitos manuscritos, o sistema ótico alcançou taxas de precisão impressionantes, superiores a 91% em regimes de dispersão anómala e 93% em regimes de dispersão normal.
"Este trabalho demonstra como a investigação fundamental em fibras óticas não lineares pode impulsionar novas abordagens à computação", explicaram os Professores Goëry Genty e John M. Dudley, que supervisionaram o estudo. "Ao unir a física e o machine learning, estamos a abrir novos caminhos para hardware de IA ultrarrápido e eficiente em termos energéticos."
A inovação responde a limitações críticas da eletrónica tradicional, que se aproxima dos seus limites físicos em termos de largura de banda, capacidade de processamento de dados e consumo energético. À medida que os modelos de IA continuam a crescer exponencialmente — duplicando de tamanho aproximadamente a cada 3,5 meses, segundo a investigação da OpenAI — as necessidades energéticas para treinar e executar estes modelos tornam-se cada vez mais insustentáveis.
As potenciais aplicações desta tecnologia de computação baseada em luz vão desde o processamento de sinais em tempo real e monitorização ambiental até inferência de IA em alta velocidade. Os investigadores pretendem, no futuro, desenvolver sistemas óticos integrados em chip que possam operar em tempo real fora do ambiente laboratorial, com potencial para revolucionar centros de dados, veículos autónomos e outras aplicações intensivas em IA.
O projeto, financiado pelo Conselho de Investigação da Finlândia, pela Agência Nacional de Investigação Francesa e pelo Conselho Europeu de Investigação, representa uma mudança fundamental nos paradigmas de computação, que poderá ajudar a enfrentar a crise energética crescente da computação em IA, ao mesmo tempo que possibilita sistemas de IA mais poderosos e responsivos.