У значному прориві для апаратного забезпечення штучного інтелекту дослідники продемонстрували, як скляні волокна можуть замінити кремній як основу для процесорів наступного покоління.
Спільні дослідницькі групи з Університету Тампере (Фінляндія) та Університету Марії і Луї Пастера (Франція) успішно показали, що інтенсивні лазерні імпульси, пропущені через ультратонкі скляні волокна, здатні виконувати обчислення, подібні до ШІ, з безпрецедентною швидкістю. Їхня робота, опублікована в журналі Optics Letters, демонструє нову архітектуру обчислень, відому як Extreme Learning Machine (ELM), натхненну нейронними мережами.
"Замість використання традиційної електроніки та алгоритмів, обчислення здійснюється завдяки нелінійній взаємодії між інтенсивними світловими імпульсами та склом", — пояснюють постдокторанти д-р Матільда Арі та д-р Андрій Єрмолаєв, які очолювали дослідження. Дослідники використали фемтосекундні лазерні імпульси — у мільярд разів коротші за спалах фотокамери — сфокусовані на ділянці, меншій за товщину людської волосини, щоб продемонструвати свою оптичну систему ELM.
Такий підхід має суттєві переваги над традиційними електронними обчисленнями. Поки звичайна електроніка наближається до своїх меж пропускної здатності, швидкості обробки даних та енергоспоживання, оптичні волокна здатні перетворювати вхідні сигнали у тисячі разів швидше та підсилювати найменші відмінності через нелінійні взаємодії, роблячи їх помітними.
Наслідки для ШІ — значні. Оскільки моделі штучного інтелекту стають дедалі більшими та енергоємнішими, обмеження електронної обробки стають усе очевиднішими. Оптичні обчислення можуть стати вирішенням цієї проблеми, суттєво збільшуючи швидкість обробки та потенційно знижуючи енергоспоживання — критично важливий фактор у масштабуванні систем ШІ.
"Об'єднуючи фізику та машинне навчання, ми відкриваємо нові шляхи до ультрашвидкого й енергоефективного апаратного забезпечення для ШІ", — зазначає професор Гері Жанті, один із керівників дослідження. Команда прагне у майбутньому створити оптичні системи на чипі, які зможуть працювати в реальному часі та поза межами лабораторій.
Дослідження, профінансоване Радою з досліджень Фінляндії, Французьким національним агентством з досліджень та Європейською дослідницькою радою, відкриває потенційні застосування — від обробки сигналів у реальному часі до екологічного моніторингу та високошвидкісного інференсу ШІ. Оскільки традиційні кремнієві обчислення підходять до фізичних меж, цей прорив в оптичних обчисленнях може стати майбутнім технологій обробки штучного інтелекту.