V zásadnom pokroku v oblasti výpočtovej techniky európski vedci úspešne demonštrovali, ako je možné namiesto elektriny využiť svetlo na vykonávanie výpočtov umelej inteligencie bezprecedentnou rýchlosťou.
Prelomový výskum, ktorý viedli Dr. Mathilde Hary z fínskej Tamperskej univerzity a Dr. Andrei Ermolaev z francúzskej Univerzity Marie a Louisa Pasteura, ukazuje, ako intenzívne laserové impulzy prechádzajúce ultra tenkými sklenenými vláknami dokážu napodobniť spôsob, akým AI spracúva informácie – avšak tisíckrát rýchlejšie než bežné elektronické systémy.
Vedci využili výpočtovú architektúru známu ako Extreme Learning Machine (ELM), inšpirovanú neurónovými sieťami. Ich prístup využíva nelineárnu interakciu medzi intenzívnymi svetelnými impulzmi a sklom na vykonávanie zložitých výpočtov. Pri testovaní na dátovej sade MNIST s ručne písanými číslicami dosiahol ich optický systém pôsobivú presnosť nad 91 % v režime anomálnej disperzie a 93 % v režime normálnej disperzie.
„Táto práca ukazuje, ako môže základný výskum v oblasti nelineárnej optiky vlákien viesť k novým prístupom vo výpočtoch,“ vysvetlili profesori Goëry Genty a John M. Dudley, ktorí výskum dohliadali. „Spájaním fyziky a strojového učenia otvárame nové cesty k ultrarýchlemu a energeticky efektívnemu AI hardvéru.“
Inovácia rieši zásadné obmedzenia tradičnej elektroniky, ktorá sa blíži k svojim fyzikálnym limitom v oblasti šírky pásma, priepustnosti dát a spotreby energie. Ako modely AI naďalej exponenciálne rastú – podľa výskumu OpenAI sa ich veľkosť zdvojnásobuje približne každé 3,5 mesiaca – energetické nároky na ich trénovanie a prevádzku sa stávajú čoraz neudržateľnejšími.
Potenciálne využitie tejto výpočtovej technológie založenej na svetle siaha od spracovania signálov v reálnom čase a environmentálneho monitoringu až po vysokorýchlostné AI inferencie. Vedci plánujú v budúcnosti vyvinúť optické systémy priamo na čipoch, ktoré by mohli pracovať v reálnom čase aj mimo laboratórnych podmienok, čo by mohlo zásadne zmeniť dátové centrá, autonómne vozidlá a ďalšie aplikácie náročné na AI.
Projekt, financovaný Fínskou radou pre výskum, Francúzskou národnou agentúrou pre výskum a Európskou radou pre výskum, predstavuje zásadnú zmenu v paradigme výpočtovej techniky, ktorá by mohla pomôcť riešiť rastúcu energetickú krízu v AI výpočtoch a zároveň umožniť výkonnejšie a pohotovejšie AI systémy.