يمكن أن تستخدم الرقاقة الضوء لتدريب الشبكات العصبية غير الخطية - وهو اختراق يمكن أن يسرع تدريب الذكاء الاصطناعي بشكل كبير ، ويقلل من استهلاك الطاقة وحتى تمهيد الطريق لأجهزة الكمبيوتر البصرية.
رقائق الذكاء الاصطناعى الحالية هي إلكترونية وتعتمد على الكهرباء لإجراء الحسابات ، ولكن هذه الشريحة الجديدة ضوئية. الموصوفة في مجلة Nature Photonics ، تعدل الرقاقة سلوك الضوء لأداء الرياضيات غير الخطية في قلب الذكاء الاصطناعي الحديث.
تعتمد معظم أنظمة الذكاء الاصطناعي الحالي على الشبكات العصبية ، وهي البرامج التي تحاكي الأنسجة العصبية البيولوجية. مثلما تتصل الخلايا العصبية بتمكين الكائنات الحية من التفكير ، تمكن الشبكات العصبية أنظمة الذكاء الاصطناعي من أداء المهام المعقدة عن طريق توصيل طبقات من الوحدات البسيطة ، أو "العقد".
بدأ اختراق الفريق بمواد أشباه الموصلات الخاصة التي تستجيب للضوء. عندما يمر شعاع "إشارة" (حمل بيانات الإدخال) عبر المادة ، فإن شعاع "مضخة" يضبط من الأعلى كيف تتفاعل المادة.
عن طريق تغيير شكل وشدة ضوء المضخة ، يمكن للفريق التحكم في ما إذا كان مصباح الإشارة يمتص أو نقله أو تضخيمه ، اعتمادًا على شدة الضوء وسلوك المادة. هذه العملية "برامج" الشريحة لأداء وظائف غير خطية مختلفة.
تجدر الإشارة إلى أن هذا البحث لم يغير الهيكل الأساسي للرقاقة ، ولكنه استخدم الأنماط التي شكلها الضوء داخل المادة لإعادة تشكيل الطريقة التي ينتقل بها الضوء. هذا ينشئ نظامًا قابلًا للتشكيل يمكنه التعبير عن مجموعة متنوعة من الوظائف الرياضية بناءً على نمط الضخ ، مما يمنحه القدرة على التعلم في الوقت الفعلي وضبط سلوكه بناءً على ملاحظات الإخراج.
للتحقق من قدرات الشريحة ، استخدمها الفريق لحل عدد من مشاكل الذكاء الاصطناعي القياسي. في مهام حدود القرار غير الخطية البسيطة ، تم تحقيق دقة أكثر من 97 ٪ ؛ في مشكلة مجموعة بيانات IRIS الشهيرة ، تم تحقيق دقة أكثر من 96 ٪. هذا يدل على أنه بالمقارنة مع الشبكات العصبية الرقمية التقليدية ، فإن الرقائق الضوئية لا تتمتع فقط بأداء مماثل أو حتى أفضل ، ولكن أيضًا أقل استهلاكًا للطاقة لأنها تقلل من الاعتماد على المكونات المستهلكة للطاقة.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت التجربة أيضًا أن 4 اتصالات بصرية غير خطية فقط يمكن أن تحقق تأثير 20 اتصالات إلكترونية تنشيط غير خطية ثابتة في النموذج التقليدي ، مما يدل على الإمكانات الكبيرة للتكنولوجيا. مع توسيع العمارة بشكل أكبر ، ستكون الكفاءة أكثر أهمية.
على عكس الأنظمة الضوئية السابقة التي يتم إصلاحها بعد التصنيع ، توفر هذه الشريحة الجديدة منصة فارغة يمكنها استخدام مصباح المضخة لرسم تعليمات قابلة للبرمجة مثل فرشاة الطلاء. إنه دليل عملي لمفهوم أجهزة الكمبيوتر الضوئية القابلة للبرمجة الميدانية ويمثل خطوة مهمة نحو تدريب الذكاء الاصطناعي بسرعة الضوء.