У значному прориві для обробки штучного інтелекту європейські дослідники продемонстрували новий підхід до обчислень, який використовує світло замість електрики для виконання складних обчислень із безпрецедентною швидкістю.
Прорив став результатом співпраці команд з Університету Тампере (Фінляндія) та Університету Марії та Луї Пастера (Франція), які успішно застосували фемтосекундні лазерні імпульси (у мільярд разів коротші за спалах фотокамери), спрямовані через ультратонкі скляні волокна, для виконання обчислень, подібних до ШІ. Вражає як швидкість, так і ефективність процесу — обчислення виконуються менш ніж за одну пікосекунду з точністю понад 91% на стандартному тесті для систем ШІ MNIST (розпізнавання рукописних цифр).
"Ця робота демонструє, як фундаментальні дослідження у сфері нелінійної оптики волокон можуть стимулювати нові підходи до обчислень", — пояснили керівники дослідження, професори Гері Женті, Джон Дадлі та Даніель Бруннер. "Поєднуючи фізику та машинне навчання, ми відкриваємо нові шляхи до надшвидкого та енергоефективного апаратного забезпечення для ШІ".
Система працює шляхом передачі лазерних імпульсів із кількома довжинами хвиль через оптичні волокна з поперечним перерізом, меншим за людську волосину. Дослідники кодують інформацію, вводячи відносні затримки між цими довжинами хвиль відповідно до даних зображень. Під час проходження світла крізь волокно нелінійна взаємодія між світлом і склом трансформує спектр, зберігаючи та обробляючи закодовану інформацію.
Цікаво, що команда виявила: оптимальна продуктивність досягається не максимізацією нелінійних взаємодій, а знаходженням точного балансу у складності системи. Це відкриття може стати ключовим для подальшого розвитку фотонних обчислювальних систем.
Зараз дослідники працюють над створенням оптичних систем на чипі, здатних працювати в реальному часі поза лабораторією. Якщо їм вдасться, ця технологія може революціонізувати обробку ШІ, суттєво знизивши енергоспоживання та збільшивши швидкість обробки на порядки у порівнянні з сучасними електронними системами.
Дослідження опубліковано в журналі Optics Letters під назвою "Limits of nonlinear and dispersive fiber propagation for an optical fiber-based extreme learning machine".