Свет вместо транзисторов: новое устройство меняет правила игры

Учёные из Microsoft представили прототип компьютера, который работает не на цифровых переключателях, а с помощью света. Эта технология способна в корне изменить подход к искусственному интеллекту и значительно сократить энергозатраты.

Как устроен новый компьютер

Разработанный аналоговый оптический компьютер (АОК) выполняет вычисления с использованием микросветодиодов и камерных сенсоров. В отличие от привычных цифровых машин, где миллиарды транзисторов включаются и выключаются, здесь свет и напряжение разных уровней складывают и умножают числа в особом контуре обратной связи.

Система многократно повторяет вычисления, улучшая результат, пока не достигает "устойчивого состояния". Такой метод исключает необходимость переводить аналоговые сигналы в цифровую форму и позволяет экономить энергию.

"Самым важным преимуществом AOC является то, что мы оцениваем повышение энергоэффективности примерно в сто раз", — отметил соавтор исследования, исследователь искусственного интеллекта Microsoft Яннес Глэдроу.

Специализированный инструмент для задач ИИ

Новый компьютер нельзя назвать универсальной заменой привычным цифровым системам. Его возможности направлены на решение узкого круга задач — от оптимизации до поиска устойчивых решений для моделей искусственного интеллекта.

"Этот специализированный метод вычислений делает его "поисковиком устойчивого состояния" для определённых задач ИИ и оптимизации, а не компьютером общего назначения", — подчеркнул исследователь оптических вычислений из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Айдоган Озкан.

Эксперименты и первые результаты

Команда Microsoft протестировала прототип на простых задачах машинного обучения — классификации изображений. Выяснилось, что АОК показывает результаты, сопоставимые с цифровыми компьютерами. В будущем, когда такие системы научатся работать с большим числом переменных, они смогут превзойти цифровые машины по энергоэффективности.

Исследователи пошли дальше и создали "цифрового двойника" AOC — модель, имитирующую работу прототипа. Она реконструировала снимок мозга размером 320х320 пикселей, используя лишь 62,5% данных, и выдала точное изображение. По мнению специалистов, это открывает перспективы для ускорения проведения МРТ.

Потенциал для финансового сектора

Новый компьютер также применили в финансовых моделях. Он помог находить наиболее эффективные способы распределения средств между группами с минимизацией риска. Такие задачи ежедневно стоят перед клиринговыми центрами, и АОК показал более высокую вероятность успешного решения, чем существующие квантовые компьютеры.

Взгляд в будущее

Пока что АОК остаётся прототипом, но учёные уверены: развитие технологии приведёт к появлению гораздо более мощных машин, способных работать с миллионами переменных одновременно.

"Наша цель, наше долгосрочное видение состоит в том, чтобы это стало значимой частью будущего вычислений", — пояснил исследователь Microsoft Хитеш Баллани.