اكتشاف ثوري في الحوسبة الضوئية يتيح للذكاء الاصطناعي إجراء الحسابات بسرعة الضوء

نجاح باحثين صينيين في تطوير محرك بصري فائق السرعة

تمكن باحثون صينيون من تطوير محرك بصري متقدم يُعرف باسم محرك استخلاص الميزات البصرية، الذي يتمتع بقدرة على معالجة البيانات بسرعة تصل إلى 12.5 جيجاهرتز باستخدام الضوء بدلاً من الكهرباء.

نقلة نوعية في عالم الذكاء الاصطناعي

يعتبر هذا الابتكار تحولاً رائداً في مجالي الحوسبة والذكاء الاصطناعي، حيث يفتح إمكانيات جديدة لأنظمة قادرة على اتخاذ القرارات وتحليل البيانات بسرعة الضوء مع استهلاك طاقة أقل بكثير مقارنة بالمعالجات الإلكترونية التقليدية.

التحديات الحالية في معالجة البيانات

تعتمد العديد من أنظمة الذكاء الاصطناعي الحديثة، من الجراحة الروبوتية إلى التداول المالي عالي التردد، على معالجة سريعة لتدفقات بيانات ضخمة في الوقت الفعلي. ومع ذلك، وصلت المعالجات الرقمية إلى حدودها البدنية من حيث تقليل زمن التأخير وزيادة سرعة النقل. ولهذا السبب، بدأ العلماء يستكشفون الحوسبة الضوئية كحل واعد، حيث تستخدم هذه التقنية الضوء بدلاً من الكهرباء لأداء العمليات الرياضية.

التكنولوجيا الجديدة وإبداع الفريق

تجسد التحديات في الحفاظ على استقرار الضوء المتماسك بسرعات تفوق 10 جيجاهرتز، وهو ما تمكّن فريق تسينجهوا، بقيادة البروفيسور هونجوي تشين، من تحقيقه من خلال تصميم متكامل على شريحة واحدة يضمن تزامن الإشارات الضوئية دون فقدان الاتساق.

هيكل النظام المتطور

يتكون النظام من وحدة مبتكرة لتحضير البيانات تقوم بتحويل البيانات التسلسلية إلى قنوات ضوئية متوازية ومتزامنة عبر مقسمات طاقة دقيقة وخطوط تأخير مضبوطة، بالإضافة إلى مصفوفة طور قابلة لإعادة التكوين لتكييف النظام مع المهام المختلفة.

آلية عمل المحرك البصري

بعد تحضير البيانات، تمر الإشارات الضوئية عبر مشغل حيود بصري حيث يتم استخلاص الميزات من خلال تفاعل الموجات الضوئية. هذا التفاعل يحاكي عملية الضرب بين المصفوفات والمتجهات في الحوسبة الرقمية، مما ينتج عنه نقاط مضيئة مركزة يمكن التحكم فيها.

إنجازات النظام

حقق محرك استخلاص الميزات البصرية رقماً قياسياً عالمياً بتنفيذ عملية ضرب مصفوفة متجه خلال 250.5 بيكوثانية فقط، وهي أسرع نتيجة معروفة حتى اليوم في هذا النوع من العمليات البصرية. ويشير البروفيسور تشين إلى أن هذا المشروع يحدد معيارًا جديدًا لتطوير الحوسبة البصرية المتكاملة.

تطبيقات متعددة ونتائج إيجابية

اختبر الفريق النظام في مجالات متنوعة، بما في ذلك معالجة الصور، حيث تمكن من استخلاص الحواف وإنتاج خرائط نقش ونحت مزدوجة أدت لتحسين دقة تصنيف الصور. كما تم استخدامه في التداول الرقمي عالي السرعة، حيث عالج بيانات السوق الحية لتوليد قرارات بيع وشراء فورية.

خطوة نحو الذكاء الاصطناعي الفوتوني

تمثل هذه النتائج خطوة هامة نحو الذكاء الاصطناعي الفوتوني، الذي ينقل المهام الحسابية الأكثر تعقيدًا من الشرائح الإلكترونية البطيئة إلى أنظمة ضوئية فائقة السرعة.

دعوة للتعاون وتطبيق التقنية

في ختام الدراسة، دعا تشين الشركاء في القطاعات ذات المتطلبات الحسابية العالية للتعاون في إدخال هذه التقنية إلى الاستخدام العملي. هذه التطورات تمهد الطريق لخدمات كثيفة الحوسبة في مجالات مثل التعرف على الصور والرعاية الصحية المساعدة والتمويل الرقمي.

مستقبل الحوسبة عند سرعة الضوء

بهذا الإنجاز، يقترب العالم من عصر الحوسبة عند سرعة الضوء، حيث يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعمل بكفاءة وذكاء يفوقان كل ما كان ممكنًا سابقًا.