Важный прорыв в аппаратном обеспечении искусственного интеллекта: исследователи продемонстрировали, что стеклянные волокна могут заменить кремний в качестве основы для процессоров следующего поколения.
Совместные исследовательские группы из Университета Тампере (Финляндия) и Университета Марии и Луи Пастера (Франция) успешно показали, что интенсивные лазерные импульсы, проходящие через ультратонкие стеклянные волокна, способны выполнять вычисления, аналогичные ИИ, с беспрецедентной скоростью. Их работа, опубликованная в журнале Optics Letters, демонстрирует новую архитектуру вычислений — Extreme Learning Machine (ELM), вдохновлённую нейронными сетями.
«Вместо традиционной электроники и алгоритмов вычисления осуществляются за счёт нелинейного взаимодействия интенсивных световых импульсов и стекла», — объясняют постдокторанты доктор Матильда Ари и доктор Андрей Ермолаев, возглавившие исследование. Учёные использовали фемтосекундные лазерные импульсы — в миллиард раз короче вспышки фотоаппарата, сфокусированные на площади, меньшей доли человеческого волоса, чтобы продемонстрировать свою оптическую систему ELM.
Этот подход даёт значительные преимущества по сравнению с традиционными электронными вычислениями. В то время как обычная электроника приближается к пределам по пропускной способности, скорости передачи данных и энергопотреблению, оптические волокна способны преобразовывать входные сигналы в тысячи раз быстрее и усиливать малейшие различия за счёт нелинейных взаимодействий, делая их различимыми.
Последствия для ИИ — значительны. По мере того как модели ИИ становятся всё больше и требовательнее к энергии, ограничения электронных вычислений становятся всё более очевидными. Оптические вычисления могут стать решением, радикально увеличив скорость обработки при потенциальном снижении энергопотребления — что критически важно по мере масштабирования ИИ-систем.
«Объединяя физику и машинное обучение, мы открываем новые пути к сверхбыстрому и энергоэффективному аппаратному обеспечению ИИ», — отмечает профессор Гёри Жанти, один из руководителей исследования. Команда планирует в дальнейшем создать оптические системы на чипе, способные работать в реальном времени и вне лабораторных условий.
Исследование, финансируемое Советом по исследованиям Финляндии, Французским национальным исследовательским агентством и Европейским исследовательским советом, открывает перспективы применения от обработки сигналов в реальном времени до экологического мониторинга и сверхбыстрого вывода ИИ. По мере того как традиционные кремниевые вычисления приближаются к физическим пределам, этот прорыв в оптических вычислениях может стать будущим технологий обработки ИИ.