Ερευνητές δημιούργησαν υπολογιστή που χρησιμοποιεί κύματα φωτός αντί για πυρίτιο

Σε μια εποχή όπου το οικολογικό αποτύπωμα των συστημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης μεγάλης κλίμακας είναι ολοένα και περισσότερο υπό εξέταση, μια ομάδα διεθνών επιστημόνων ανέπτυξε μια νέα λύση που μπορεί να αλλάξει τα δεδομένα.

Η ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Mario Chemnitz και τον Dr. Bennet Fischer από το Ινστιτούτο Φωτονικής Τεχνολογίας Leibniz (Leibniz IPHT) στην Ιένα, κατασκεύασε έναν υπολογιστή που χρησιμοποιεί κύματα φωτός αντί για πυρίτιο, και όλα γίνονται μέσω μίας μόνο οπτικής ίνας.

Οι ερευνητές αξιοποίησαν τις μοναδικές αλληλεπιδράσεις των φωτεινών κυμάτων μέσα στις οπτικές ίνες για να δημιουργήσουν ένα προηγμένο σύστημα τεχνητής μάθησης. Αυτή η έξυπνη μέθοδος εξαλείφει την ανάγκη για εκτεταμένη ηλεκτρονική υποδομή, η οποία αποτελεί σημαντική απόκλιση από τα παραδοσιακά συστήματα που βασίζονται σε chips υπολογιστών που περιέχουν χιλιάδες ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

“Χρησιμοποιούμε μία μόνο οπτική ίνα για να μιμηθούμε την υπολογιστική ισχύ πολλών νευρωνικών δικτύων“, εξηγεί ο καθηγητής Chemnitz. “Αξιοποιώντας τις μοναδικές φυσικές ιδιότητες του φωτός, το σύστημα αυτό θα επιτρέψει στο μέλλον την ταχεία και αποτελεσματική επεξεργασία τεράστιου όγκου δεδομένων“.

Όπως εξηγεί η ιστοσελίδα TechXplore, τα δεδομένα, είτε πρόκειται για pixels από εικόνες είτε για συχνοτικές συνιστώσες ενός ηχητικού κομματιού, κωδικοποιούνται στα χρωματικά κανάλια των υπερβραχέων φωτεινών παλμών. Αυτοί οι παλμοί μεταφέρουν τις πληροφορίες μέσω της ίνας, υποβαλλόμενοι σε διάφορους συνδυασμούς, ενισχύσεις ή εξασθενήσεις. Η εμφάνιση νέων χρωματικών συνδυασμών στην έξοδο της ίνας επιτρέπει την πρόβλεψη τύπων δεδομένων ή πλαισίων.

Η ομάδα εφάρμοσε με επιτυχία αυτή τη μέθοδο σε μια πιλοτική μελέτη για τη διάγνωση λοιμώξεων COVID-19 χρησιμοποιώντας δείγματα φωνής που παρασχέθηκαν από το Πανεπιστήμιο του Cambridge. Τα αποτελέσματα πέτυχαν ποσοστό ανίχνευσης που ξεπερνά τα καλύτερα ψηφιακά συστήματα που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα.

“Είμαστε οι πρώτοι που αποδεικνύουμε ότι μια τόσο ζωντανή αλληλεπίδραση φωτεινών κυμάτων σε οπτικές ίνες μπορεί να ταξινομήσει άμεσα πολύπλοκες πληροφορίες χωρίς πρόσθετο ευφυές λογισμικό“, δήλωσε ο καθηγητής Chemnitz.