Într-un progres semnificativ pentru procesarea inteligenței artificiale, cercetători europeni au demonstrat o nouă abordare a calculului, folosind lumina în locul electricității pentru a efectua calcule complexe la viteze fără precedent.
Descoperirea provine din colaborarea dintre echipele de la Universitatea Tampere din Finlanda și Universitatea Marie et Louis Pasteur din Franța, care au utilizat cu succes impulsuri laser de femtosecunde (de un miliard de ori mai scurte decât un bliț de cameră) direcționate prin fibre de sticlă ultra-subțiri pentru a realiza calcule asemănătoare celor AI. Ceea ce face această realizare remarcabilă este atât viteza, cât și eficiența procesului – calculele sunt finalizate în mai puțin de o picosecundă, obținând o acuratețe de peste 91% pe benchmark-ul MNIST pentru recunoașterea cifrelor scrise de mână, un test standard pentru sistemele AI.
"Această lucrare demonstrează cum cercetarea fundamentală în optica neliniară a fibrelor poate conduce la noi abordări ale calculului", au explicat liderii echipei de cercetare, profesorii Goëry Genty, John Dudley și Daniel Brunner. "Prin îmbinarea fizicii cu învățarea automată, deschidem noi drumuri către hardware AI ultra-rapid și eficient energetic."
Sistemul funcționează prin trimiterea unor impulsuri laser ce conțin multiple lungimi de undă prin fibre optice cu o secțiune transversală mai mică decât un fir de păr uman. Cercetătorii codifică informația introducând întârzieri relative între aceste lungimi de undă, în funcție de datele imaginii. Pe măsură ce lumina călătorește prin fibră, interacțiunea neliniară dintre lumină și sticlă transformă spectrul în moduri care păstrează și procesează informația codificată.
Interesant este că echipa a descoperit că performanța optimă nu a fost obținută prin maximizarea interacțiunilor neliniare, ci prin găsirea unui echilibru precis în complexitatea sistemului. Această perspectivă ar putea fi crucială pentru dezvoltarea viitoare a sistemelor de calcul fotonic.
Cercetătorii lucrează acum la dezvoltarea unor sisteme optice integrate pe cip, care să poată funcționa în timp real și în afara laboratoarelor. Dacă vor reuși, această tehnologie ar putea revoluționa procesarea AI, reducând dramatic consumul de energie și crescând viteza de procesare cu ordine de mărime față de sistemele electronice actuale.
Cercetarea a fost publicată în revista Optics Letters, sub titlul "Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine."