В настоящее время множество коммерческих, государственных и научных организаций используют компьютеры для того, чтобы извлекать крохи полезной информации из огромных объемов поступающих неструктурированных данных. Большинство используемых для этого технологий, разработанных около или более десятилетия назад и основанных на последовательном анализе данных, уже морально устарели и полностью исчерпали свои возможности. С решением этой задачи, которая со временем будет только усложняться в связи с ростом объемов обрабатываемых данных, смогут справиться только специализированные высокоскоростные аппаратные средства, созданные на базе совершенно новых вычислительных методов и потребляющие при своей работе очень малое количество энергии.

Первым шагом к созданию таких специализированных процессоров является создание учеными из университета Гента, Бельгия, первого фотонного кремниевого чипа, структура которого содержит 16 узлов нейронной сети, работающей на таких же принципах, как и головной мозг человека.

Работая над подобными чипами, ученые преследуют цель создания компактных высокоскоростных устройств обработки информации, которые могут успешно справляться с входными потоками, скоростью более чем 100 гигабит в секунду, и обрабатывать их при помощи сложных самообучающихся и адаптивных алгоритмов. А использование света в качестве носителя информации вместо электрического тока должно позволить таким чипам выполнять свою работу, практически не расходуя на это энергию из внешнего источника.

Фотонный пассивный чип, созданный бельгийскими учеными, пока позволяет обработать поток входных данных, имеющий скорость до 12.5 гигабит в секунду, внутри чипа с этими данными могут быть произведены различные операции, включая обработку по законам двоичной логики. А использование технологий компьютерного самообучения и алгоритмов нечеткой логики позволяет при помощи достаточно скромных возможностей чипа выполнять и более сложные вычисления, такие, как распознавание образов цифр и букв в потоке входных аудиоданных.

Следует отметить, что, несмотря на простоту и ограниченность возможностей первого опытного образца фотонного чипа, в его структуре заложенных все необходимые принципы, которые позволят в будущем реализовывать нейронные сети любой сложности, способные справиться с потоками данных, скорости которых будут измеряться сотнями, тысячами и миллионами гигабит в секунду. Естественно, такие фотонно-нейронные чипы никогда не смогут стать заменой универсальных центральных процессоров вычислительных систем, но они смогут стать устройствами предварительной обработки информации мощнейших систем искусственного интеллекта, способных самостоятельно решать задачи любого уровня сложности.

Описание созданного фотонного чипа и его потрясающих возможностей было опубликовано учеными в последнем выпуске журнала Nature Communications. А исследования, которые привели к созданию чипа, были проведены в рамках бельгийской научной программы IAP по заказу и под финансированием Европейского научного совета (European Research Council, ERC).