Gli scienziati dell'Università del Witwatersrand (Wits) hanno sviluppato un sistema che viene chiamato «cervello sulla luce». Esso riconosce informazioni nascoste in complessi pattern luminosi e può accelerare i futuri sistemi di comunicazione.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications. La ricerca è stata guidata dallo studente magistrale Hadrian Bezuidenhout con la partecipazione di Kade Pieters e Ram Nandan Kumar. Il progetto è stato diretto dal dottor Isaac Nape e dal professor Andrew Forbes del Laboratorio di luce strutturata del Wits.
Il sistema utilizza i principi dell'intelligenza artificiale e della fisica. La luce trasporta dati in forme particolari, simili alle lettere dell'alfabeto. Il problema è leggere rapidamente questi pattern, soprattutto quando vengono distorti durante la trasmissione.
Invece di riprendere dettagliatamente ed elaborare migliaia di punti, la luce viene fatta passare attraverso strati speciali che la indirizzano verso i rilevatori. Il punto in cui la luce arriva rivela l'informazione necessaria. Gli scienziati paragonano questo al conteggio dei giri in un nastro attorcigliato, anche se è piegato in modi diversi: conta la topologia, non ogni singola piega.
Dopo l'addestramento su appena 15 esempi, il sistema ha riconosciuto correttamente 81 diverse strutture luminose, comprese quelle mai incontrate prima. Ha continuato a funzionare anche quando è stato aggiunto rumore ai rilevatori.
«Creare pattern luminosi per le comunicazioni è utile solo quando possiamo leggerli con la stessa rapidità con cui li creiamo», osserva Nape. In che modo esattamente il sistema luminoso affronta distorsioni e rumore senza calcoli complessi?
Il professor Benjamin Rosman, direttore dell'Istituto MIND, sottolinea il valore dell'approccio interdisciplinare: la combinazione di idee dell'IA e di fisica fondamentale apre nuovi modi di elaborare l'informazione. Il professor Forbes aggiunge che il lavoro aiuta a risolvere un compito chiave delle future reti quantistiche e classiche: la lettura pratica delle strutture topologiche della luce.
Nape vede prospettive anche al di là della comunicazione: nelle tecnologie quantistiche, dove estrarre dati da singoli fotoni è particolarmente difficile. Lo studio mostra come l'intelligenza ottica possa aiutare in questi ambiti.
