Prvi fotonski čip trenira neuronske mreže brzinom svjetlosti

Programabilni čip koristi svjetlost za učenje i najavljuje novu eru energetski učinkovitih i brzih AI sustava

Mladen Smrekar utorak, 6. svibnja 2025. u 06:00
Inženjeri Sveučilišta Pennsylvania demonstriraju dio aparata korištenog za razvoj novog čipa na svjetlosni pogon 📷 Sylvia Zhang
Inženjeri Sveučilišta Pennsylvania demonstriraju dio aparata korištenog za razvoj novog čipa na svjetlosni pogon Sylvia Zhang

Istraživači Sveučilišta Pennsylvania predstavili su prvi programabilni fotonski čip sposoban trenirati nelinearne neuronske mreže koristeći isključivo svjetlost. Za razliku od tradicionalnih elektroničkih, ovaj inovativni čip koristi posebne poluvodičke materijale koji mogu dinamički mijenjati svoje optičke karakteristike pod utjecajem svjetlosnih impulsa. Složeni matematički izračuni, ključni za duboko učenje, tako se odvijaju bez pretvorbe signala u električne impulse, što donosi znatne prednosti u brzini i energetskoj učinkovitosti.

fotonski čip pokazuje da je moguće trenirati neuronske mreže gotovo brzinom svjetlosti 📷 Tianwei Wu, Yankun Li, Li Ge & Liang Feng
fotonski čip pokazuje da je moguće trenirati neuronske mreže gotovo brzinom svjetlosti Tianwei Wu, Yankun Li, Li Ge & Liang Feng

Srž ove tehnologije, opisane u časopisu Nature Photonics, je u načinu na koji čip preoblikuje samu svjetlost. Dok signalna svjetlost nosi podatke kroz čip, dodatni snop s gornje strane mijenja svojstva materijala i tako reprogramira optičke veze u realnom vremenu. Ova sposobnost treniranja i prilagodbe omogućuje čipu da izvede funkcije koje su dosad bile rezervirane za klasične elektroničke sustave, ali uz višestruko manju potrošnju energije i znatno veću brzinu obrade. U testiranjima na poznatim skupovima podataka, poput klasifikacije cvjetova i prepoznavanja glasovnih naredbi, fotonski čip je postigao impresivnu točnost od 96, odnosno 92 posto, nadmašivši pritom elektroničke konkurente u efikasnosti i brzini.

Slika svjetla unutar čipa: bijeli isprekidani kvadratići su ulazi, a žuti su izlazi 📷 Tianwei Wu, Yankun Li, Li Ge & Liang Feng
Slika svjetla unutar čipa: bijeli isprekidani kvadratići su ulazi, a žuti su izlazi Tianwei Wu, Yankun Li, Li Ge & Liang Feng

Istraživači su uvjereni da je ovo tek početak nove ere u razvoju umjetne inteligencije: "Naš fotonski čip pokazuje da je moguće trenirati neuronske mreže gotovo brzinom svjetlosti, što otvara vrata potpuno optičkim računalima budućnosti." Ovakva tehnologija mogla bi, kažu, utjecati na razvoj autonomnih vozila, robotske kirurgije i napredne analize podataka, ali i značajno smanjiti energetski otisak velikih AI sustava.