أظهر الباحثون حوسبة موتر أحادية الطلقة بسرعة الضوء، مما يمثل خطوة ملحوظة نحو الجيل التالي من أجهزة الذكاء الاصطناعي العام (AGI) المدعومة بالحسابات البصرية بدلاً من الإلكترونية.

عمليات الموتر هي نوع من المعالجة الرياضية التي تدعم العديد من التقنيات الحديثة، على وجه الخصوص الذكاء الاصطناعيولكنها تذهب إلى ما هو أبعد من الرياضيات الأساسية التي يواجهها معظم الناس. المقارنة المفيدة هي الحركات المعقدة التي تنطوي عليها تدوير أو تقطيع أو إعادة تنظيم مكعب روبيك في عدة أبعاد في وقت واحد. يجب على البشر وأجهزة الكمبيوتر التقليدية تقسيم هذه الخطوات إلى تسلسل، في حين يمكن للضوء أن ينفذها جميعًا في وقت واحد.

في الذكاء الاصطناعي، تعتمد المهام التي تتراوح من التعرف على الصور إلى فهم اللغة بشكل كبير على عمليات الموتر. ومع استمرار نمو أحجام البيانات، يتم دفع أجهزة الحوسبة القياسية مثل وحدات معالجة الرسومات إلى أقصى حدودها من حيث السرعة وقابلية التوسع واستخدام الطاقة.

كيف يصبح الضوء آلة حاسبة

انطلاقًا من الحاجة إلى حوسبة أسرع وأكثر كفاءة، قام فريق بحث دولي بقيادة الدكتور يوفينغ تشانغ من مجموعة الضوئيات في قسم الإلكترونيات وهندسة النانو بجامعة آلتو بتطوير طريقة جديدة لتنفيذ حسابات موتر معقدة باستخدام تمريرة واحدة من الضوء. تتيح هذه التقنية حوسبة موتر أحادية اللقطة بسرعة الضوء الفعلية.

يقول الدكتور تشانغ: «تؤدي طريقتنا نفس أنواع العمليات التي تتعامل معها وحدات معالجة الرسومات اليوم، مثل التلافيف وطبقات الانتباه، ولكنها تنفذها جميعًا بسرعة الضوء». "بدلاً من الاعتماد على الدوائر الإلكترونية، نستخدم الخصائص الفيزيائية للضوء لإجراء العديد من الحسابات في وقت واحد."

وقد أنجز الفريق ذلك عن طريق تشفير المعلومات الرقمية في سعة ومرحلة موجات الضوء، وتحويل القيم الرقمية إلى ميزات قابلة للقياس في المجال البصري. عندما تتحرك هذه الحقول الضوئية المنظمة وتتفاعل وتندمج، فإنها تؤدي بطبيعتها عمليات رياضية مثل ضرب المصفوفات والموترات، والتي تعد ضرورية للتعلم العميق. إن إدخال أطوال موجية متعددة سمح للباحثين بتوسيع هذه الطريقة حتى تتمكن من دعم عمليات موتر أكثر تقدمًا وعالية الترتيب.

يشرح تشانغ قائلاً: "تخيل أنك موظف جمركي يجب عليه فحص كل طرد من خلال آلات متعددة ذات وظائف مختلفة ثم فرزها في الصناديق المناسبة". "في العادة، نقوم بمعالجة كل طرد واحدًا تلو الآخر. تقوم طريقة الحوسبة الضوئية لدينا بدمج جميع الطرود وجميع الأجهزة معًا - نقوم بإنشاء "خطافات بصرية" متعددة تربط كل مدخل بمخرجه الصحيح. من خلال عملية واحدة فقط، وتمريرة واحدة للضوء، تتم جميع عمليات الفحص والفرز على الفور وبالتوازي."

سلبي وفعال وجاهز للتكامل

الميزة الرئيسية الأخرى لهذه الطريقة هي بساطتها. تحدث العمليات البصرية بشكل سلبي مع انتشار الضوء، لذلك لا حاجة إلى تحكم نشط أو تبديل إلكتروني أثناء الحساب.

يقول البروفيسور زيبي صن، رئيس مجموعة الضوئيات بجامعة آلتو: "يمكن تنفيذ هذا النهج على أي منصة بصرية تقريبًا". "في المستقبل، نخطط لدمج هذا الإطار الحسابي مباشرة في الرقائق الضوئية، مما يمكّن المعالجات القائمة على الضوء من أداء مهام الذكاء الاصطناعي المعقدة مع استهلاك منخفض للغاية للطاقة."

في نهاية المطاف، الهدف هو نشر الطريقة على الأجهزة أو المنصات الحالية التي أنشأتها الشركات الكبرى، كما يقول تشانج، الذي يقدر بشكل متحفظ أنه سيتم دمج هذا النهج في مثل هذه المنصات في غضون 3 إلى 5 سنوات.

ويختتم قائلاً: "سيؤدي هذا إلى إنشاء جيل جديد من أنظمة الحوسبة الضوئية، مما يؤدي إلى تسريع مهام الذكاء الاصطناعي المعقدة بشكل كبير عبر عدد لا يحصى من المجالات".

المرجع: "معالجة الموتر المباشر بالضوء المتماسك" بقلم يوفينغ تشانغ، وشياوبينغ ليو، وتشينغوانغ يانغ، وجينلونغ شيانغ، وهاو يان، وتيانجياو فو، وكايزهي وانغ، وييكاي سو، وتشيبي صن، وشوهان غو، 14 نوفمبر 2025، الضوئيات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41566-025-01799-7

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.