В революционном открытии, способном изменить будущее искусственного интеллекта, исследователи показали, что стеклянные волокна — та же технология, которая обеспечивает нам доступ в интернет, — в ближайшем будущем могут заменить кремний в качестве основы для вычислительных систем ИИ.
Совместное исследование под руководством доктора Матильды Ари из Университета Тампере (Финляндия) и доктора Андрея Ермолаева из Университета Марии и Луи Пастера (Франция) доказало, что мощные лазерные импульсы, проходящие через ультратонкие стеклянные волокна, способны выполнять вычисления, подобные тем, что используются в ИИ, в тысячи раз быстрее традиционной электроники.
«Вместо использования обычной электроники и алгоритмов вычисления осуществляются за счёт нелинейного взаимодействия интенсивных световых импульсов и стекла», — объясняют Ари и Ермолаев. Их система реализует подход, вдохновлённый нейронными сетями, под названием Extreme Learning Machine, достигая результатов, близких к передовым, в задачах распознавания изображений менее чем за триллионную долю секунды.
Этот прорыв решает растущую проблему в развитии ИИ. По мере усложнения моделей традиционные кремниевые системы приближаются к пределам по пропускной способности, скорости передачи данных и энергопотреблению. Используя свет вместо электричества, этот оптический подход к вычислениям может радикально увеличить скорость обработки при потенциальном снижении энергозатрат — что особенно важно на фоне стремительно растущих энергетических потребностей дата-центров, обслуживающих ИИ.
Модели исследователей показывают, как такие факторы, как дисперсия, нелинейность и даже квантовый шум, влияют на производительность, предоставляя важные знания для проектирования гибридных оптико-электронных систем ИИ нового поколения. «Эта работа демонстрирует, как фундаментальные исследования в области нелинейной оптики волокон могут привести к новым подходам в вычислениях. Объединяя физику и машинное обучение, мы открываем новые пути к сверхбыстрому и энергоэффективному аппаратному обеспечению для ИИ», — отмечают руководители проекта.
В дальнейшем команды планируют создать оптические системы на чипе, способные работать в реальном времени за пределами лаборатории. Потенциальные применения включают обработку сигналов в реальном времени, экологический мониторинг и высокоскоростные вычисления для ИИ — возможности, способные преобразить такие отрасли, как телекоммуникации и автономный транспорт. Исследование финансируется Научным советом Финляндии, Французским национальным агентством исследований и Европейским исследовательским советом.