Один луч света выполняет вычисления для ИИ с мощностью суперкомпьютера

Тензорные операции — сложные математические вычисления, лежащие в основе современных технологий искусственного интеллекта. В то время как человеку и классическим компьютерам приходится выполнять их последовательно, свет способен производить все операции одновременно.

Международная группа исследователей под руководством доктора Юйфэна Чжана из Университета Аалто разработала принципиально новый подход. Их метод позволяет выполнять сложные тензорные вычисления за одно прохождение света через оптическую систему. Этот процесс, названный однократным тензорным вычислением, работает со скоростью света.

«Наш метод выполняет те же операции, что и современные GPU, такие как свёртки и слои внимания, но делает это со скоростью света», — говорит доктор Чжан. — «Вместо электронных схем мы используем физические свойства света для одновременного выполнения множества вычислений».

Команда добилась этого, кодируя цифровую информацию в амплитуду и фазу световых волн. При взаимодействии этих волн автоматически выполняются математические процедуры, такие как матричные и тензорные умножения, составляющие основу глубокого обучения.

«Представьте, что вы таможенник, который должен проверить каждую посылку несколькими машинами с разными функциями, а затем рассортировать их по правильным контейнерам», — поясняет Чжан. — «Обычно вы обрабатываете каждую посылку по одной. Наш оптический метод объединяет все посылки и все машины вместе — мы создаём множество "оптических крючков", которые соединяют каждый вход с правильным выходом. Все проверки и сортировка происходят мгновенно и параллельно за один проход света».

Одно из ключевых преимуществ метода — минимальное вмешательство. Необходимые операции происходят сами по себе по мере распространения света, поэтому система не требует активного управления или электронных переключателей во время вычислений.

«Этот подход можно реализовать практически на любой оптической платформе», — говорит профессор Чжипей Сунь. — «В будущем мы планируем интегрировать эту вычислительную структуру непосредственно в фотонные чипы, что позволит световым процессорам выполнять сложные задачи ИИ с чрезвычайно низким энергопотреблением».

Доктор Чжан отмечает, что конечная цель — адаптировать методику к существующему оборудованию технологических компаний. По его оценкам, метод может быть внедрён в такие системы в течение 3–5 лет.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Photonics 14 ноября 2025 года.