В революционном прорыве, который может изменить будущее искусственного интеллекта, две европейские исследовательские группы успешно использовали свет для создания сверхбыстрых вычислительных систем ИИ на основе обычных стеклянных волокон.
Совместное исследование, возглавляемое докторантами Матильдой Арри из Университета Тампере (Финляндия) и Андреем Ермолаевым из Университета Мари и Луи Пастера (Франция), демонстрирует, как интенсивные лазерные импульсы, проходящие через тонкие стеклянные волокна, могут имитировать работу нейронных сетей с беспрецедентной скоростью.
«Вместо использования традиционной электроники и алгоритмов вычисления осуществляются за счёт нелинейного взаимодействия интенсивных световых импульсов и стекла», — объясняют Арри и Ермолаев. Их система реализует особый класс вычислительной архитектуры, известный как Extreme Learning Machine, вдохновлённый нейронными сетями.
Учёные добились впечатляющих результатов: точность тестов по распознаванию изображений превысила 91% при скорости работы, измеряемой в фемтосекундах — миллионных долях миллиардной секунды. Это в тысячи раз быстрее современных электронных систем.
Этот прорыв произошёл в критический момент, когда традиционная электроника подходит к пределам по пропускной способности, объёму данных и энергопотреблению. По мере усложнения и роста энергоёмкости моделей ИИ отрасль сталкивается с серьёзными трудностями масштабирования существующих технологий.
«Наши модели показывают, как дисперсия, нелинейность и даже квантовый шум влияют на производительность, предоставляя важные знания для проектирования следующего поколения гибридных оптико-электронных ИИ-систем», — отмечает Ермолаев. Команда исследователей планирует в будущем создать оптические системы на чипе, способные работать в реальном времени вне лабораторных условий.
Значимость работы выходит далеко за рамки академических исследований. Потенциальные применения варьируются от обработки сигналов в реальном времени до экологического мониторинга и высокоскоростных ИИ-инференций. На фоне того, как дата-центры испытывают колоссальные энергозатраты современных ИИ-систем, фотонные вычисления открывают перспективы для более устойчивого и значительно более быстрого искусственного интеллекта.
Проект финансируется Исследовательским советом Финляндии, Французским национальным агентством исследований и Европейским исследовательским советом. Это важный шаг к практическим оптическим вычислениям — области, в которую за последние пять лет было инвестировано почти 3,6 миллиарда долларов, поскольку компании стремятся создать альтернативы традиционным кремниевым системам.