Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Aalto πραγματοποίησαν λειτουργίες τανυστή AI με ένα μόνο πέρασμα φωτός, κωδικοποιώντας δεδομένα σε κύματα φωτός για παθητικούς, ταυτόχρονους υπολογισμούς ενσωματωμένους σε φωτονικά τσιπ για ταχύτερα, ενεργειακά αποδοτικά συστήματα τεχνητής νοημοσύνης. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Φωτονική της Φύσης στις 14 Νοεμβρίου 2025.
Οι λειτουργίες τανυστήρα, ζωτικής σημασίας για την τεχνητή νοημοσύνη στην επεξεργασία εικόνας και την κατανόηση της γλώσσας, είναι προηγμένοι μαθηματικοί υπολογισμοί. Το συμβατικό ψηφιακό υλικό, συμπεριλαμβανομένων των GPU, αντιμετωπίζει προκλήσεις ταχύτητας, χρήσης ενέργειας και επεκτασιμότητας με την αύξηση του όγκου δεδομένων.
Μια διεθνής ομάδα, με επικεφαλής τον Δρ. Yufeng Zhang από την Ομάδα Photonics του Πανεπιστημίου του Aalto, ανέπτυξε μια προσέγγιση που επιτρέπει πολύπλοκους υπολογισμούς τανυστών σε μια ενιαία κίνηση του φωτός μέσω ενός οπτικού συστήματος. Αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται υπολογισμός τανυστή μίας βολής, λειτουργεί με την ταχύτητα του φωτός.
«Η μέθοδός μας εκτελεί τα ίδια είδη λειτουργιών που χειρίζονται οι σημερινές GPU, όπως οι συνελίξεις και τα επίπεδα προσοχής, αλλά τις κάνει όλες με την ταχύτητα του φωτός», δήλωσε ο Δρ Zhang. «Αντί να βασιζόμαστε σε ηλεκτρονικά κυκλώματα, χρησιμοποιούμε τις φυσικές ιδιότητες του φωτός για να εκτελέσουμε πολλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα».
Η ομάδα ενσωμάτωσε ψηφιακές πληροφορίες στο πλάτος και τη φάση των κυμάτων φωτός, μετατρέποντας τα αριθμητικά δεδομένα σε φυσικές παραλλαγές εντός του οπτικού πεδίου. Αυτά τα κύματα φωτός αλληλεπιδρούν, εκτελώντας αυτόματα μαθηματικές διαδικασίες όπως ο πολλαπλασιασμός πινάκων και τανυστών, θεμελιώδεις για τη βαθιά μάθηση. Η χρήση πολλαπλών μηκών κύματος φωτός επέκτεινε την τεχνική για να υποστηρίξει λειτουργίες τανυστή υψηλότερης τάξης.
«Φανταστείτε ότι είστε ένας τελωνειακός που πρέπει να επιθεωρήσει κάθε δέμα μέσω πολλαπλών μηχανημάτων με διαφορετικές λειτουργίες και στη συνέχεια να τα ταξινομήσει στους σωστούς κάδους», εξήγησε ο Zhang. “Κανονικά, επεξεργάζεστε κάθε δέμα ένα προς ένα. Η μέθοδος οπτικού υπολογισμού μας συγχωνεύει όλα τα δέματα και όλα τα μηχανήματα μαζί — δημιουργούμε πολλαπλούς “οπτικούς γάντζους” που συνδέουν κάθε είσοδο στη σωστή της έξοδο. Με μία μόνο λειτουργία, ένα πέρασμα φωτός, όλες οι επιθεωρήσεις και η ταξινόμηση γίνονται άμεσα και παράλληλα.”
Οι λειτουργίες πραγματοποιούνται καθώς το φως ταξιδεύει, εξαλείφοντας την ανάγκη για ενεργό έλεγχο ή ηλεκτρονική μεταγωγή κατά τη διάρκεια του υπολογισμού.
«Αυτή η προσέγγιση μπορεί να εφαρμοστεί σχεδόν σε οποιαδήποτε οπτική πλατφόρμα», δήλωσε ο καθηγητής Zhipei Sun, επικεφαλής της Ομάδας Photonics του Πανεπιστημίου Aalto. «Στο μέλλον, σχεδιάζουμε να ενσωματώσουμε αυτό το υπολογιστικό πλαίσιο απευθείας σε φωτονικά τσιπ, επιτρέποντας στους επεξεργαστές που βασίζονται στο φως να εκτελούν σύνθετες εργασίες AI με εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας».
Ο Zhang ανέφερε ότι στόχος είναι να προσαρμοστεί η τεχνική στο υπάρχον υλικό και πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται από μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας, εκτιμώντας την ενσωμάτωση εντός 3 έως 5 ετών.
«Αυτό θα δημιουργήσει μια νέα γενιά συστημάτων οπτικών υπολογιστών, επιταχύνοντας σημαντικά σύνθετες εργασίες τεχνητής νοημοσύνης σε μια μυριάδα πεδίων», κατέληξε.
VIA: DataConomy.com
