De entre los diez avances científicos más importantes del 2020, dos o tres, según las fuentes, son directamente progresos en inteligencia artificial. No obstante, en la inmensa mayoría se trata de programas basados en redes neuronales profundas ejecutados por ordenadores, es decir, computación clásica utilizada por los procesadores de silicio (basada en arquitectura von Neumann). Sin embargo, en la actualidad se buscan métodos de computación por inteligencia artificial que se lleven a cabo directamente en dispositivos físicos en forma de redes neuronales.
Para lograr estos objetivo, un equipo de investigación compuesto por científicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), la UCM y de la URJC ha propuesto una nueva plataforma fotónica en la que la inteligencia artificial se implementa mediante redes neuronales aleatorias de láseres estocásticos. Los resultados de este estudio, publicados recientemente en la revista científica Optica (OSA), describen la primera demostración experimental del potencial de los láseres aleatorios como componentes primordiales de redes neuronales fotónicas, al igual que los transistores lo son de los circuitos de computadoras convencionales.
Cada vez más cerca de la inteligencia artificial
De esta forma, tal y como apunta Antonio Consoli, investigador de la URJC, “los resultados demostrados con láseres aleatorios acoplados establecen una firme base para el futuro desarrollo de redes neuronales fotónicas. Curiosamente, tanto la comprensión detallada de su funcionamiento como su despliegue como plataforma apuntan claramente en la dirección de una tecnología disruptiva: la inteligencia artificial apoyada en redes neuronales fotónicas. El estudio de los láseres aleatorios es un área de intensa investigación, tanto por sus intrigantes propiedades como por las aplicaciones que posibilita (en iluminación para microscopía o superresolución para espectroscopía). Ciertas aplicaciones, como la generación de verdaderos números aleatorios, pueden conseguirse mediante láseres de semiconductores acoplados”. El investigador recalca también que “los sistemas actuales, que incluso constan de unos pocos láseres convencionales, son poco prácticos”.
Además, según este estudio, la emisión omnidireccional de los láseres aleatorios facilita la implementación de redes complejas, donde muchos resonadores interconectados participan en un oscilador colectivo. La naturaleza aleatoria de estos dispositivos reduce las demandas de precisión en la fabricación y, por ende, el coste. “Los dispositivos se fabrican practicando agujeros microscópicos en una película de bio-polímero con colorante y bombeando ópticamente el segmento que los une. Estos agujeros, por su rugosidad natural, actúan como centros de difusión y hacen a veces de espejo. Como cada agujero puede pertenecer a varios resonadores, estos pueden acoplarse formando estrellas, cadenas o cualquier configuración imaginable”, añade el investigador de la URJC.
En este sentido, esta arquitectura presenta baja complejidad y coste de fabricación, e incorpora intrínsecamente la no linealidad propia de los láseres, lo que la convierte en un potencial candidato para encarnar redes neuronales ópticas a gran escala, convirtiendo este hallazgo en piedra angular para implementaciones fotónicas de inteligencia artificial
