Výnimočný pokrok v oblasti spracovania umelej inteligencie dosiahli európski výskumníci, ktorí predstavili nový prístup k výpočtom využívajúci svetlo namiesto elektriny na vykonávanie zložitých operácií bezprecedentnou rýchlosťou.
Tento prelom je výsledkom spolupráce tímov z Univerzity v Tampere vo Fínsku a Univerzity Marie et Louis Pasteur vo Francúzsku, ktoré úspešne použili femtosekundové laserové impulzy (miliardkrát kratšie než záblesk fotoaparátu) smerované cez ultra tenké sklenené vlákna na vykonávanie výpočtov podobných AI. Čo robí tento úspech výnimočným, je nielen rýchlosť, ale aj efektivita procesu – výpočty sa dokončia za menej než jeden pikosekundu a dosahujú viac ako 91 % presnosť na štandardnom AI teste rozpoznávania ručne písaných číslic MNIST.
"Táto práca ukazuje, ako základný výskum v oblasti nelineárnej vláknovej optiky môže viesť k novým prístupom vo výpočtoch," vysvetlili vedúci výskumu, profesori Goëry Genty, John Dudley a Daniel Brunner. "Spájaním fyziky a strojového učenia otvárame nové cesty k ultrarýchlemu a energeticky úspornému AI hardvéru."
Systém funguje tak, že laserové impulzy obsahujúce viacero vlnových dĺžok sú vedené optickými vláknami s prierezom menším než ľudský vlas. Výskumníci kódujú informácie zavádzaním relatívnych oneskorení medzi týmito vlnovými dĺžkami podľa obrazových dát. Ako svetlo prechádza vláknom, nelineárna interakcia medzi svetlom a sklom mení spektrum spôsobom, ktorý zachováva a spracováva zakódované informácie.
Zaujímavosťou je, že tím zistil, že optimálny výkon nepochádza z maximalizácie nelineárnych interakcií, ale z nájdenia presnej rovnováhy v zložitosti systému. Tento poznatok môže byť kľúčový pre ďalší vývoj fotonických výpočtových systémov.
Výskumníci teraz pracujú na vývoji optických systémov na čipe, ktoré by mohli fungovať v reálnom čase mimo laboratórneho prostredia. Ak budú úspešní, táto technológia by mohla revolučne zmeniť spracovanie AI tým, že dramaticky zníži spotrebu energie a zároveň zvýši rýchlosť spracovania o niekoľko rádov v porovnaní so súčasnými elektronickými systémami.
Výskum bol publikovaný v časopise Optics Letters pod názvom „Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine.“