Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщили о создании энергоэффективного искусственного интеллекта, способного генерировать фотореалистичные изображения практически без потребления электроэнергии. В отличие от традиционных диффузионных моделей, нагружающих видеокарты миллионами операций, новая схема переносит вычисления в оптическую область: ключевую работу выполняет световой луч, а не транзисторы.
Алгоритм всё-таки начинается в «цифре»: маломощный энкодер формирует статический шаблон будущего кадра. Далее вступают в дело два пространственных модулятора света (SLM) — жидкокристаллические матрицы, которые по команде изменяют фазу и амплитуду проходящего лазера. Первый SLM наносит на луч закодированный шум, второй мгновенно «вычитает» его и собирает итоговую картинку. Поскольку фотонный поток естественным образом параллелен, процесс обходится без громоздких матричных умножений и сводит энергопотребление к минимуму.
Команда проверила разработку на портретах знаменитостей, снимках насекомых и художественных репродукциях в духе Ван Гога. Эксперты отмечают сравнимое с классическими генераторами качество, при этом энергетические затраты сокращаются на несколько порядков, что сразу же уменьшает углеродный след создания контента на базе нейросетей.
Благодаря компактности и скорости оптический ИИ может быть встроен в гарнитуры виртуальной и дополненной реальности, мобильные устройства и даже умные очки, открывая дорогу автономной генерации изображений и видео в реальном времени. Отсутствие сложного охлаждения и экономия батареи особенно важны для носимой электроники.
Ключевым элементом остаётся SLM — многопиксельное устройство, способное модулировать свет по амплитуде, фазе или поляризации. Ранее такие компоненты применялись в голографии и лазерной обработке материалов, а теперь они дают возможность строить энергоэффективные нейросети нового поколения. Разработчики считают, что дальнейшее уменьшение размеров оптических модулей и совершенствование алгоритмов позволит конкурировать с кремниевыми чипами не только по экологии, но и по цене.