Створено «світловий мозок», який може революціонізувати майбутній зв'язок

Науковці з Університету Вітватерсранда (Wits) розробили штучну нейромережеву систему на основі світла («світловий мозок»), здатну розпізнавати приховану інформацію в складних структурованих світлових візерунках. Відкриття дозволяє зчитувати дані без створення детальних зображень та довготривалої обробки на електронних процесорах.

Результати дослідження, виконаного у Лабораторії структурованого світла Wits під керівництвом д-ра Айзека Нейпа (Isaac Nape) та професора Ендрю Форбса (Andrew Forbes), опубліковані в журналі Nature Communications.

Світло може переносити інформацію за допомогою спеціально сформованих візерунків, подібно до того, як літери утворюють слова. Проте головна складність полягає у швидкому зчитуванні цих даних, особливо коли вигляд світлового променя деформується під час передачі.

Науковці порівнюють властивості світла із закрученою стрічкою: як би її не згинали, кількість скручувань залишається незмінною. Цю стійку характеристику фізики називають топологією.

Замість створення детального знімка та аналізу тисяч точок, система пропускає світло крізь спеціальні оптичні шари безпосередньо на детектори. Точка падіння променя відразу вказує на закодовану інформацію.

Після навчання всього на 15 прикладах оптична мережа успішно розпізнала 81 різну світлову структуру, включаючи раніше невідомі конфігурації. Система продовжує стабільно працювати навіть за наявності шумів у детекторі.

Розробка є результатом інтеграції двох напрямів - штучного інтелекту та квантової фізики, які активно розвиваються в Інституті MIND та ініціативі SA QuTI при Університеті Вітватерсранда.

«Створення світлових візерунків, які формують великі алфавіти для зв'язку, має сенс лише тоді, коли ми можемо зчитувати їх так само швидко, як і створювати. Наша робота пропонує простіший спосіб вилучення потрібної інформації без попереднього знімання детального фото», - заявив д-р Айзек Нейп (Isaac Nape), сокерівник дослідження, Wits University.

«Впроваджуючи принципи нейронних мереж безпосередньо в поведінку світла, команда відкриває нові можливості для обробки інформації. Це чудовий приклад того, що стає можливим на стику штучного інтелекту та фундаментальної фізики», - зазначив професор Бенджамін Росман (Benjamin Rosman), директор Інституту MIND.

За словами авторів, оптичний мозок знайде застосування не лише у високошвидкісних класичних та квантових мережах зв'язку, а й у розробці вимірювальних інструментів для квантових технологій наступного покоління.

Як безпечно перейти до системного та керованого використання ChatGPT Business