Исследователи разработали световой подход, позволяющий осуществлять комплексные вычисления для искусственного интеллекта с молниеносной скоростью.

Финские исследователи из Университета Аалто предложили новаторский способ реализации математических процессов, лежащих в основе искусственного интеллекта, используя единственный световой импульс. Эта технология позволяет осуществлять вычисления, минуя электронные компоненты, что обещает значительное повышение производительности ИИ-систем наряду с сокращением потребляемой энергии.

Тензорные вычисления – сложные математические операции, необходимые для функционирования нейронных сетей – в настоящее время выполняются с помощью графических процессоров (GPU). Эти процессы требуют последовательных вычислений, что ограничивает скорость и эффективность. Новый подход заменяет электронику светом: информация кодируется в амплитуде и фазе световых волн, а их взаимодействие автоматически производит необходимые расчеты.

«Наша методика выполняет те же функции, что и современные GPU, например, сверточные операции или механизмы внимания, но со скоростью света», – поясняет доктор Юфэн Чжан, ведущий исследователь проекта. «Мы используем фундаментальные физические свойства света для одновременного осуществления множества вычислений».

Главным преимуществом данного подхода является его параллельный характер. Технология работает в пассивном режиме: вычисления происходят естественным образом, когда свет проходит через оптическую систему, без необходимости дополнительного контроля. Это позволяет интегрировать ее в фотонные чипы, которые уже применяются, например, в сфере телекоммуникаций.

«Предложенный метод совместим практически с любой оптической платформой», – отмечает профессор Чжипей Сунь, руководитель исследовательской группы в области фотоники. «Следующим шагом станет внедрение этой вычислительной схемы в фотонные чипы для выполнения сложных задач с минимальным потреблением энергии».

По оценкам разработчиков, данная технология может быть адаптирована для коммерческого использования в ближайшие 3-5 лет. Это открывает перспективы для создания фотонных процессоров, способных ускорить работу ИИ в таких областях, как обработка изображений, анализ естественного языка и автономные системы управления.

Разработка решает ключевые проблемы современных ИИ-систем: высокое энергопотребление и ограниченную вычислительную мощность. В будущем это позволит создавать компактные и энергоэффективные устройства для решения задач, которые в настоящее время под силу только суперкомпьютерам – от медицинской диагностики до климатического моделирования. В настоящее время ученые ведут переговоры с технологическими компаниями о возможной интеграции этой методики в существующие платформы.