У значному кроці вперед для комп’ютерних технологій європейські дослідники успішно продемонстрували, як світло, а не електрика, може бути використане для виконання обчислень штучного інтелекту з небаченою швидкістю.
Революційне дослідження, проведене докторкою Матільдою Гарі з фінського Університету Тампере та доктором Андрієм Єрмолаєвим з французького Університету Марії та Луї Пастера, показує, як інтенсивні лазерні імпульси, що проходять через ультратонкі скляні волокна, можуть імітувати спосіб обробки інформації штучним інтелектом — але у тисячі разів швидше за звичайні електронні системи.
Дослідники використали архітектуру Extreme Learning Machine (ELM), натхненну нейронними мережами. Їхній підхід використовує нелінійну взаємодію між інтенсивними світловими імпульсами та склом для виконання складних обчислень. Під час тестування на наборі рукописних цифр MNIST їхня оптична система досягла вражаючої точності: понад 91% у режимах аномальної дисперсії та 93% у режимах нормальної дисперсії.
"Ця робота демонструє, як фундаментальні дослідження в області нелінійної оптики волокон можуть стимулювати нові підходи до обчислень", — пояснюють професори Гері Жанті та Джон М. Дадлі, які керували дослідженням. "Об’єднуючи фізику та машинне навчання, ми відкриваємо нові шляхи до надшвидкого й енергоефективного апаратного забезпечення для ШІ".
Інновація вирішує критичні обмеження традиційної електроніки, яка наближається до своїх фізичних меж щодо пропускної здатності, обсягу даних і споживання енергії. Оскільки моделі ШІ продовжують експоненційно зростати — подвоюючись приблизно кожні 3,5 місяці, за даними досліджень OpenAI, — енергетичні потреби для навчання та роботи цих моделей стають дедалі менш стійкими.
Потенційні застосування цієї світлової обчислювальної технології охоплюють обробку сигналів у реальному часі, екологічний моніторинг і високошвидкісний висновок ШІ. Дослідники мають на меті в майбутньому створити оптичні системи на чипі, які зможуть працювати в реальному часі поза межами лабораторії, що потенційно може революціонізувати дата-центри, автономні транспортні засоби та інші сфери, де інтенсивно використовується ШІ.
Проєкт фінансується Радою з досліджень Фінляндії, Французьким національним агентством досліджень та Європейською дослідницькою радою і є фундаментальною зміною у парадигмі обчислень. Це може допомогти вирішити зростаючу енергетичну кризу у сфері обчислень для ШІ, одночасно забезпечуючи створення потужніших і чутливіших систем штучного інтелекту.