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芬蘭坦佩雷大學(xué)和法國(guó)路易·巴斯德大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)了一種基于光學(xué)的AI計(jì)算系統(tǒng)，利用超快激光脈沖和光纖實(shí)現(xiàn)高效信息處理，速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電子技術(shù)，為下一代高速、低能耗計(jì)算機(jī)提供了新方向。 傳統(tǒng)電子芯片在帶寬、算力和能耗方面已接近物理極限，而AI模型的復(fù)雜化進(jìn)一步加劇了這些挑戰(zhàn)。相比之下，光計(jì)算利用光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)，能以數(shù)千倍的速度處理數(shù)據(jù)，同時(shí)顯著降低能耗。研究團(tuán)隊(duì)采用飛秒（千萬(wàn)億分之一秒）激光脈沖和比頭發(fā)絲還細(xì)的特制光纖，構(gòu)建了一種光學(xué)“極限學(xué)習(xí)機(jī)”（一種類似神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI架構(gòu)）。通過(guò)調(diào)控光的波長(zhǎng)、功率和光纖的物理特性，系統(tǒng)可在不到一皮秒（萬(wàn)億分之一秒）內(nèi)完成手寫數(shù)字識(shí)別，準(zhǔn)確率超過(guò)91%，接近主流數(shù)字方法的水平。 研究還發(fā)現(xiàn)，性能優(yōu)化并非依賴更強(qiáng)的激光或更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，而是取決于光纖長(zhǎng)度、色散（不同波長(zhǎng)傳播速度差異）效應(yīng)與光功率的精細(xì)平衡。這一突破表明，光學(xué)計(jì)算的核心優(yōu)勢(shì)在于對(duì)光信號(hào)的高效編碼與調(diào)控，而非單純提高硬件強(qiáng)度。 該成果為光電子混合AI系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，未來(lái)可應(yīng)用于實(shí)時(shí)信號(hào)處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)及超高速AI推理。研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，通過(guò)融合非線性光學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)，有望開發(fā)出兼具超高速和低能耗的新型計(jì)算硬件。 《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com） |
