Важный прорыв в области аппаратного обеспечения искусственного интеллекта совершили исследовательские группы из Университета Тампере (Финляндия) и Университета Мари и Луи Пастера (Франция): им удалось продемонстрировать, как мощные лазерные импульсы, проходящие через ультратонкие стеклянные волокна, способны выполнять сложные вычисления ИИ с беспрецедентной скоростью.
Совместное исследование, которым руководили профессора Гёри Жанти, Джон Дадли и Даниэль Бруннер при ключевом участии постдоков доктора Матильды Ари и доктора Андрея Ермолаева, показало, что их оптическая вычислительная система способна обрабатывать информацию в тысячи раз быстрее традиционной электроники на основе кремния. Особенно примечательно, что система достигает такой скорости при сохранении точности, сравнимой с обычными системами, в задачах вроде распознавания изображений.
«Эта работа демонстрирует, как фундаментальные исследования в области нелинейной оптики волокон могут привести к новым подходам к вычислениям», — отмечают руководители проекта. — «Объединяя физику и машинное обучение, мы открываем новые пути к сверхбыстрому и энергоэффективному аппаратному обеспечению ИИ».
Прорыв основан на архитектуре вычислений, известной как Extreme Learning Machine, вдохновлённой нейронными сетями. Вместо традиционной электроники и алгоритмов система выполняет вычисления, используя нелинейное взаимодействие между мощными световыми импульсами и стеклом. Такой подход позволяет преодолеть ограничения традиционной электроники, которая уже близка к физическим пределам по пропускной способности, скорости передачи данных и энергопотреблению.
Потенциальные применения этой технологии выходят далеко за рамки академических исследований. По мере роста масштабов и энергопотребления моделей ИИ данная разработка может помочь устранить ключевые узкие места в вычислительной инфраструктуре. Учёные планируют в будущем создать оптические системы на чипе, способные работать в реальном времени вне лаборатории — от обработки сигналов до экологического мониторинга и сверхбыстрого вывода ИИ.
Этот прорыв происходит в критический момент для индустрии вычислений: компании Lightmatter и LightSolver также добиваются значительных успехов в области фотонных вычислений. Lightmatter планирует запустить свою платформу M1000 летом 2025 года, а LightSolver недавно была признана «Технологическим пионером 2025 года» по версии Всемирного экономического форума. Гонка за использование света для вычислений нового поколения стремительно ускоряется.