Ученые создали световой компьютер
06.07.2025
Что, если компьютер будущего уже изобретен, но работает не на электронах, а на фотонах?
Представьте компьютер, который работает не на электронике, а на свете — быстрее и эффективнее. Две исследовательские группы из Университета Тампере (Финляндия) и Университета Марии и Луи Пастера (Франция) показали новый способ обработки информации с помощью света и оптических волокон. Это может стать основой для сверхбыстрых компьютеров.
Постдоки Матильда Хари и Андрей Ермолаев экспериментально доказали: лазерный свет в тонких стеклянных волокнах способен имитировать работу искусственного интеллекта. Они изучили архитектуру вычислений, известную как Extreme Learning Machine (ELM) — упрощенный аналог нейросетей.
Extreme Learning Machine (ELM) — упрощенная нейросеть, где только выходной слой «обучается», а внутренние слои фиксированы. Аналог быстрого, но менее гибкого ИИ.
Мы заменили электронику и алгоритмы нелинейным взаимодействием света со стеклом, — объясняют ученые.
Электроника упирается в пределы скорости, энергопотребления и пропускной способности. Оптические волокна работают в тысячи раз быстрее и усиливают малейшие изменения сигнала за счет экстремальных нелинейных эффектов.
Как это работает:
Использовались фемтосекундные лазерные импульсы (короче вспышки фотоаппарата в миллиард раз) и волокно, сжимающее свет до толщины меньше человеческого волоса.
Импульсы содержали множество длин волн (цветов). Их задержки кодировали изображение (например, рукописные цифры из базы MNIST).
На выходе спектр менялся так, что система распознавала цифры с точностью 91% — почти как цифровые методы, но за пикосекунду.
Ключевой момент: лучший результат достигался не при максимальной мощности, а при балансе длины волокна, дисперсии (разницы скоростей для разных цветов) и энергии.
Важно не просто «закачать» больше света, а точно структурировать его и подобрать свойства волокна, — уточняет Хари.
Модели команды учитывают дисперсию, нелинейность и даже квантовый шум, что критично для гибридных оптико-электронных систем ИИ.
Мы соединили физику и машинное обучение, чтобы создать основу для энергоэффективного «светового» ИИ, — говорят руководители групп Гери Дженти, Джон Дадли и Даниэль Бруннер.
Следующий шаг — компактные чипы для работы в реальном времени вне лаборатории. Применений масса: от обработки сигналов до экологического мониторинга.
Исследование улучшает:
Скорость: обработка данных на порядки быстрее электроники (пикосекунды vs наносекунды).
Энергоэффективность: световые вычисления могут снизить энергопотребление ЦОДов, где ИИ «съедает» мегаватты.
Новые устройства: например, мгновенный анализ изображений в медицине или автономных системах.
Проблема в переходе от лабораторных условий к массовым решениям, но задел серьезный.
Однако 91% точности — это ниже современных цифровых аналогов (99%+ для MNIST). Метод пока уступает в универсальности: он настроен на конкретную задачу, а перепрограммирование требует изменения физических параметров (длины волокна, мощности).
Источник: https://innovanews.ru/info/news/hightech/uchenye-sozdali-svetovojj-kompjuter/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fdzen.ru%2Fnews%2Fstory%2F0f009f56-c488-5f19-9ba8-aaa826cef5d8
Представьте компьютер, который работает не на электронике, а на свете — быстрее и эффективнее. Две исследовательские группы из Университета Тампере (Финляндия) и Университета Марии и Луи Пастера (Франция) показали новый способ обработки информации с помощью света и оптических волокон. Это может стать основой для сверхбыстрых компьютеров.
Постдоки Матильда Хари и Андрей Ермолаев экспериментально доказали: лазерный свет в тонких стеклянных волокнах способен имитировать работу искусственного интеллекта. Они изучили архитектуру вычислений, известную как Extreme Learning Machine (ELM) — упрощенный аналог нейросетей.
Extreme Learning Machine (ELM) — упрощенная нейросеть, где только выходной слой «обучается», а внутренние слои фиксированы. Аналог быстрого, но менее гибкого ИИ.
Мы заменили электронику и алгоритмы нелинейным взаимодействием света со стеклом, — объясняют ученые.
Электроника упирается в пределы скорости, энергопотребления и пропускной способности. Оптические волокна работают в тысячи раз быстрее и усиливают малейшие изменения сигнала за счет экстремальных нелинейных эффектов.
Как это работает:
Использовались фемтосекундные лазерные импульсы (короче вспышки фотоаппарата в миллиард раз) и волокно, сжимающее свет до толщины меньше человеческого волоса.
Импульсы содержали множество длин волн (цветов). Их задержки кодировали изображение (например, рукописные цифры из базы MNIST).
На выходе спектр менялся так, что система распознавала цифры с точностью 91% — почти как цифровые методы, но за пикосекунду.
Ключевой момент: лучший результат достигался не при максимальной мощности, а при балансе длины волокна, дисперсии (разницы скоростей для разных цветов) и энергии.
Важно не просто «закачать» больше света, а точно структурировать его и подобрать свойства волокна, — уточняет Хари.
Модели команды учитывают дисперсию, нелинейность и даже квантовый шум, что критично для гибридных оптико-электронных систем ИИ.
Мы соединили физику и машинное обучение, чтобы создать основу для энергоэффективного «светового» ИИ, — говорят руководители групп Гери Дженти, Джон Дадли и Даниэль Бруннер.
Следующий шаг — компактные чипы для работы в реальном времени вне лаборатории. Применений масса: от обработки сигналов до экологического мониторинга.
Исследование улучшает:
Скорость: обработка данных на порядки быстрее электроники (пикосекунды vs наносекунды).
Энергоэффективность: световые вычисления могут снизить энергопотребление ЦОДов, где ИИ «съедает» мегаватты.
Новые устройства: например, мгновенный анализ изображений в медицине или автономных системах.
Проблема в переходе от лабораторных условий к массовым решениям, но задел серьезный.
Однако 91% точности — это ниже современных цифровых аналогов (99%+ для MNIST). Метод пока уступает в универсальности: он настроен на конкретную задачу, а перепрограммирование требует изменения физических параметров (длины волокна, мощности).
Источник: https://innovanews.ru/info/news/hightech/uchenye-sozdali-svetovojj-kompjuter/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fdzen.ru%2Fnews%2Fstory%2F0f009f56-c488-5f19-9ba8-aaa826cef5d8
