Num avanço significativo para o hardware de inteligência artificial, investigadores demonstraram como as fibras de vidro podem substituir o silício como base para os sistemas de processamento de IA de próxima geração.
As equipas colaborativas da Universidade de Tampere, na Finlândia, e da Université Marie et Louis Pasteur, em França, mostraram com sucesso que pulsos de laser intensos através de fibras de vidro ultrafinas conseguem realizar cálculos semelhantes aos da IA a velocidades sem precedentes. O seu trabalho, publicado na revista Optics Letters, demonstra uma nova arquitetura de computação conhecida como Extreme Learning Machine (ELM), inspirada em redes neuronais.
"Em vez de utilizarmos eletrónica e algoritmos convencionais, a computação é conseguida ao tirar partido da interação não linear entre pulsos de luz intensos e o vidro", explicam os investigadores pós-doutorados Dra. Mathilde Hary e Dr. Andrei Ermolaev, que lideraram o estudo. Os investigadores utilizaram pulsos de laser de femtossegundo—um bilião de vezes mais curtos do que um flash de câmara—confinados numa área menor do que uma fração de um cabelo humano para demonstrar o seu sistema óptico ELM.
Esta abordagem oferece vantagens significativas em relação à computação eletrónica tradicional. Enquanto a eletrónica convencional está a atingir os seus limites em termos de largura de banda, capacidade de transmissão de dados e consumo energético, as fibras ópticas conseguem transformar sinais de entrada milhares de vezes mais rápido e amplificar pequenas diferenças através de interações não lineares, tornando-as percetíveis.
As implicações para a IA são profundas. À medida que os modelos de IA continuam a crescer em dimensão e exigência energética, as limitações do processamento eletrónico tornam-se cada vez mais evidentes. A computação óptica pode fornecer uma solução ao aumentar drasticamente as velocidades de processamento, reduzindo potencialmente o consumo energético—um fator crítico à medida que os sistemas de IA escalam.
"Ao fundir física e aprendizagem automática, estamos a abrir novos caminhos para hardware de IA ultrarrápido e eficiente em termos energéticos", afirma o Professor Goëry Genty, um dos líderes da investigação. A equipa pretende, no futuro, desenvolver sistemas ópticos integrados em chip que possam operar em tempo real e fora de ambientes laboratoriais.
A investigação, financiada pelo Conselho de Investigação da Finlândia, pela Agência Nacional de Investigação Francesa e pelo Conselho Europeu de Investigação, aponta para potenciais aplicações que vão desde o processamento de sinal em tempo real à monitorização ambiental e inferência de IA de alta velocidade. À medida que a computação tradicional baseada em silício se aproxima dos seus limites físicos, este avanço na computação óptica pode representar o futuro da tecnologia de processamento de IA.