У революційному дослідженні, яке може змінити майбутнє штучного інтелекту, науковці довели, що скляні волокна — та сама технологія, яка забезпечує нам інтернет — можуть незабаром замінити кремній як основу для систем обробки ШІ.
Спільне дослідження під керівництвом докторки Матільди Арі з Університету Тампере (Фінляндія) та доктора Андрія Єрмолаєва з Університету Марії і Луї Пастера (Франція) показало, що інтенсивні лазерні імпульси, які проходять через ультратонкі скляні волокна, здатні виконувати обчислення, подібні до ШІ, у тисячі разів швидше за традиційну електроніку.
"Замість використання звичайної електроніки та алгоритмів, обчислення здійснюється завдяки нелінійній взаємодії між інтенсивними світловими імпульсами та склом", — пояснюють Арі та Єрмолаєв. Їхня система реалізує підхід, натхненний нейронними мережами, під назвою Extreme Learning Machine, досягаючи майже найкращих результатів у завданнях розпізнавання зображень менш ніж за трильйонну частку секунди.
Цей прорив вирішує одну з головних проблем розвитку ШІ. Зі зростанням складності моделей традиційні кремнієві системи наближаються до меж своїх можливостей щодо пропускної здатності, швидкості обробки даних та енергоспоживання. Використовуючи світло замість електрики, цей підхід до оптичних обчислень може суттєво прискорити обробку даних і водночас знизити енергоспоживання — що є критично важливим, оскільки дата-центри стикаються зі зростаючими енергетичними потребами систем ШІ.
Моделі дослідників демонструють, як такі фактори, як дисперсія, нелінійність і навіть квантовий шум, впливають на продуктивність, надаючи важливу інформацію для розробки наступного покоління гібридних оптико-електронних систем ШІ. "Ця робота показує, як фундаментальні дослідження у сфері нелінійної оптики волокон можуть стати рушієм нових підходів до обчислень. Поєднуючи фізику та машинне навчання, ми відкриваємо нові шляхи до надшвидкого й енергоефективного апаратного забезпечення для ШІ", — зазначають керівники проєкту.
У майбутньому команди планують створювати оптичні системи на чипах, здатні працювати в реальному часі поза межами лабораторій. Потенційні сфери застосування охоплюють обробку сигналів у реальному часі, моніторинг довкілля та високошвидкісний ШІ-аналіз — можливості, які можуть трансформувати галузі від телекомунікацій до автономного транспорту. Дослідження фінансується Радою з досліджень Фінляндії, Національним агентством досліджень Франції та Європейською дослідницькою радою.