Aalto University
Aalto University
11/14/2025 | Press release | Distributed by Public on 11/14/2025 06:04
Tieteisfiktiosta totta: valon nopeudella toimiva tekoäly osoitettiin mahdolliseksi
Uutiset
Tieteisfiktiosta totta: valon nopeudella toimiva tekoäly osoitettiin mahdolliseksi
Julkaistu: 14.11.2025
Tutkijat ovat onnistuneet tekemään niin sanottua tensorilaskentaa valon nopeudella yhdellä laskentakierroksella. Tämä on merkittävä askel kohti seuraavan sukupolven tekoälylaitteistoa, joka perustuu optiseen laskentaan - eli käytännössä valoon - perinteisen elektroniikan sijaan.
Fotoniikan ryhmä / Aalto-yliopisto
Tensorilaskentana tunnettu aritmetiikan ala toimii lähes kaikkien nykyaikaisten teknologioiden ja erityisesti tekoälyn selkärankana, mutta sen toiminnallisuus ulottuu kauas matematiikan lyhyen oppimäärän ulkopuolelle: ajattele vaikkapa mitä kaikkea tarvitaan Rubikin kuution pyörittämiseen, kiertämiseen ja uudelleenjärjestelyyn eri ulottuvuuksissa. Siinä missä ihmiset ja perinteiset tietokoneet suorittavat nämä operaatiot kohta kohdalta, valo voi tehdä ne kaikki kerralla.
Nykyisin kaikki tekoälyn toiminnallisuudet aina kuvantunnistuksesta kielen käsittelyyn perustuvat tensorilaskentoihin. Datan räjähdysmäinen kasvu on kuitenkin työntänyt grafiikkasuorittimien (GPU) kaltaiset perinteiset digitaaliset laskentajärjestelmät äärirajoilleen niin nopeuden, skaalautuvuuden kuin energiankulutuksenkin suhteen.
Aalto-yliopiston tutkijatohtori Yufeng Zhangin johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt tarttunut tähän ajankohtaiseen ongelmaan. Tutkijat onnistuivat löytämään uuden menetelmän, joka pystyy suorittamaan monimutkaisia tensorilaskentoja käyttämällä yhtä valon etenemissuuntaa. Tuloksena syntyi valon nopeudella saavutettu, kertaluontoinen tensorilaskenta.
"Menetelmämme suorittaa samankaltaisia laskentoja kuin nykyiset grafiikkasuorittimet, kuten konvoluutioita ja huomiokerroksia - mutta tekee sen valon nopeudella. Elektronisten piirien sijaan käytämme valon fysikaalisia ominaisuuksia useiden laskutoimitusten suorittamiseen samanaikaisesti", Zhang kertoo.
Tämän saavuttamiseksi tutkijat ohjelmoivat digitaalista dataa valon värähdyslaajuuksiin ja -vaiheisiin, jolloin luvut muuttuivat optisen kentän fysikaalisiksi ominaisuuksiksi. Kun nämä valokentät vuorovaikuttavat ja yhdistyvät, ne toteuttavat luonnostaan matemaattisia operaatioita, kuten matriisi- ja tensorikertolaskuja, jotka taas muodostavat syväoppimisalgoritmien ytimen. Käyttämällä useita valon aallonpituuksia, tutkimusryhmä pystyi laajentamaan tätä lähestymistapaa käsittelemään vielä korkea-asteisempia tensorioperaatioita.
"Kuvittele olevasi tullivirkailija, jonka täytyy tarkastaa jokainen paketti useilla eri toimintoja tekevillä laitteilla ja sitten lajitella ne oikeisiin lokeroihin, normaalisti yksi paketti kerrallaan. Optinen laskentamenetelmämme yhdistää kaikki paketit ja laittaa ne samalla kerralla kaikkien eri koneiden läpi. Olemme luoneet 'optisia koukkuja', jotka yhdistävät jokaisen sisääntulon oikeaan ulostuloon: tällöin kaikki paketit tarkastetaan ja lajitellaan välittömästi ja samanaikaisesti", Zhang selittää.
Tehokkuuden lisäksi tämän menetelmän keskeinen etu on tutkijoiden mukaan sen yksinkertaisuus. Optiset toiminnot tapahtuvat passiivisesti valon edetessä, jolloin laskennan aikana ei ole tarvetta aktiiviselle ohjaukselle tai elektronisille kytkennöille.
Aalto-yliopiston fotoniikkaryhmän johtajan, professori Zhipei Sunin mukaan lähestymistapaa voidaan toteuttaa lähes millä tahansa optisella alustalla.
"Tulevaisuudessa integroimme tämän laskentakehyksen suoraan fotonisiin piireihin, jolloin valoon pohjaavat prosessorit voivat suorittaa monimutkaisia tekoälytehtäviä erittäin pienellä virrankulutuksella", Sun sanoo.
Zhangin mukaan tavoitteena on ottaa menetelmä käyttöön suuryritysten jo olemassa olevilla laitteistoalustoilla. Hän asettaa varovaisen arvion, että integraatio voisi tapahtua 3-5 vuoden sisällä.
"Näin syntyy uusi sukupolvi optisia laskentajärjestelmiä, joiden käyttö nopeuttaa huomattavasti monimutkaisten tekoälytehtävien toteuttamista lukuisilla eri aloilla", hän sanoo.
Tutkimus on julkaistu Nature Photonics -julkaisussa 14. marraskuuta.
- Päivitetty: 14.11.2025
- Julkaistu: 14.11.2025
Jaa
URL kopioitu
Lue lisää uutisia
Yhteistyö Julkaistu: 14.11.2025
"Turvallisuus syntyy luottamuksesta ja yhteistyöstä"
CKIRin johtaja Ilkka Lakaniemi puhui Aalto EE:n ja Finnsecurity ry:n järjestämässä turvallisuusjohdon verkostotilaisuudessa torstaina 13. marraskuuta.
Tutkimus ja taide Julkaistu: 14.11.2025
Viisi asiaa, jotka jokaisen kuluttajan on hyvä ymmärtää sähkön kysynnästä ja tuotannosta
Työelämäprosessori Iivo Vehviläinen kertoo, miksi tuulien armoille heittäytyminen voi olla avain vakaampaan tulevaisuuteen.
Mediatiedotteet Julkaistu: 12.11.2025
Tutkimushanke osoittaa, että luovuus on paitsi mitattavissa, myös ratkaiseva kilpailuetu - katseet kääntyvät nyt johtajiin
Luovuus tarjoaa keinon nähdä ongelmat uudesta näkökulmasta ja löytää ratkaisuja, joita ei muuten syntyisi.
Palkinnot ja tunnustukset Julkaistu: 12.11.2025
Väitös- ja diplomityöpalkinto kvanttitutkimukseen
Tekniikan akateemiset TEK ja Tekniska Föreningen i Finland TFiF jakoivat väitöskirjapalkinnon Eric Hyypälle ja diplomityöpalkinnon Tuomas Uusnäkille.
Aalto University published this content on November 14, 2025, and is solely responsible for the information contained herein. Distributed via Public Technologies (PUBT), unedited and unaltered, on November 14, 2025 at 12:04 UTC. If you believe the information included in the content is inaccurate or outdated and requires editing or removal, please contact us at [email protected]