Un team di ricercatori della Tsinghua University (Cina) ha sviluppato un nuovo dispositivo ottico capace di elaborare dati alla velocità della luce; il suo nome è OFE2 (Optical Feature Extraction Engine) e promette di rivoluzionare l’intelligenza artificiale, portandola oltre i limiti dell’elettronica tradizionale.
L’elettronica è al limite: la luce prende il comando
I moderni sistemi di intelligenza artificiale, dalla chirurgia robotica al trading ad alta frequenza, si basano sull’elaborazione in tempo reale di flussi immensi di dati grezzi.
Estrarre rapidamente le informazioni più importanti è fondamentale, ma i processori digitali convenzionali stanno raggiungendo i loro limiti fisici; l’elettronica tradizionale non riesce più a ridurre la latenza né ad aumentare la capacità di calcolo abbastanza da stare al passo con le applicazioni data-intensive di oggi.
Da qui nasce una nuova frontiera: sfruttare la luce al posto dell’elettricità.
L’informatica ottica: quando i fotoni sostituiscono gli elettroni
L’informatica ottica utilizza la luce per eseguire operazioni matematiche complesse, offrendo una velocità e un’efficienza senza precedenti: tra le tecnologie più promettenti spiccano gli operatori di diffrazione ottica, sottili piastre in grado di processare i segnali mentre la luce le attraversa, eseguendo calcoli in modo naturale e simultaneo.
Questi sistemi possono elaborare molti segnali in parallelo, con un consumo energetico ridottissimo; tuttavia, mantenere la coerenza luminosa necessaria per funzionare oltre i 10 GHz è sempre stato un ostacolo tecnico enorme.
Dalla Tsinghua University arriva OFE2
Per superare questi limiti, un team guidato dal professor Hongwei Chen dell’Università di Tsinghua ha sviluppato un dispositivo rivoluzionario:
OFE2 (Optical Feature Extraction Engine).
Il loro studio, pubblicato sulla rivista Advanced Photonics Nexus, mostra un nuovo modo di eseguire estrazioni di caratteristiche ottiche ad altissima velocità, adatto a molte applicazioni reali dell’intelligenza artificiale.
“Crediamo che questo lavoro stabilisca un nuovo punto di riferimento per spingere l’informatica ottica integrata oltre i 10 GHz nelle applicazioni reali“, Prof. Hongwei Chen, Tsinghua University
Come funziona OFE2: preparazione e calcolo ottico
Il cuore di OFE2 è un modulo di preparazione dei dati completamente integrato su chip; fornire segnali ottici paralleli e veloci senza perdere la stabilità di fase è uno dei problemi più difficili del settore, soprattutto nei sistemi basati su fibra, che introducono fluttuazioni indesiderate.
Il team ha risolto il problema progettando un sistema dotato di:
- divisori di potenza regolabili,
- linee di ritardo di precisione,
- e un array di fase integrato riconfigurabile.
Questa architettura trasforma i dati seriali in canali ottici sincronizzati, adattabili in tempo reale a diversi compiti di calcolo e una volta preparati, i segnali attraversano un operatore di diffrazione che esegue la vera e propria estrazione delle caratteristiche, in modo analogo a una moltiplicazione matrice-vettore: le onde luminose interagiscono generando “punti luminosi” mirati, dai quali OFE2 ricava le informazioni più rilevanti.
Prestazioni da record: 12,5 GHz e 250,5 picosecondi
OFE2 lavora a una frequenza impressionante di 12,5 GHz, eseguendo una singola moltiplicazione matrice-vettore in soli 250,5 picosecond: un risultato mai raggiunto prima in questo campo.
Dalla medicina al trading: le applicazioni reali
I ricercatori hanno testato OFE2 in diversi scenari:
- Elaborazione delle immagini:
il sistema ha estratto con precisione i bordi visivi da dati grezzi, generando mappe a rilievo e incisione che migliorano la classificazione visiva e aumentano l’accuratezza nel riconoscimento di organi da immagini TC.
Inoltre, i sistemi basati su OFE2 hanno richiesto meno parametri elettronici rispetto ai modelli di AI convenzionali, rendendo le reti ibride ottico-elettroniche più rapide ed efficienti. - Trading digitale in tempo reale:
OFE2 ha elaborato dati di mercato live per generare decisioni di acquisto e vendita quasi istantanee.
Dopo una fase di addestramento con strategie ottimizzate, il sistema ha trasformato i segnali di prezzo direttamente in azioni di trading, ottenendo rendimenti costanti.
Tutto ciò avviene alla velocità della luce, eliminando virtualmente ogni ritardo operativo.
Verso una nuova era dell’intelligenza artificiale fotonica
L’arrivo di OFE2 segna un passo decisivo verso il futuro del calcolo e spostando le operazioni più complesse dell’AI da chip elettronici energivori a sistemi fotonici ultraveloci, l’intelligenza artificiale potrà diventare più sostenibile, efficiente e realmente in tempo reale.
“I progressi presentati nel nostro studio aprono la strada a servizi di elaborazione intensiva nei settori del riconoscimento visivo, della sanità assistita e della finanza digitale.
Siamo pronti a collaborare con chiunque affronti sfide computazionali basate su grandi volumi di dati”, ha detto il Prof. Hongwei Chen
Conclusione
L’OFE2 non è solo un esperimento da laboratorio: rappresenta il primo passo concreto verso una intelligenza artificiale alimentata dalla luce e se la tecnologia manterrà le promesse, potremmo assistere presto a un cambio di paradigma: dall’elettronica alla fotonica, dalla velocità dei transistor a quella dei fotoni.
E in questo nuovo mondo di calcolo, il limite non sarà più la corrente, ma la luce stessa!
