Naukowcy z Uniwersytetu Witwatersrandu (Wits) opracowali system, który nazywają „mózgiem na światło”. Rozpoznaje on ukrytą informację w złożonych wzorcach światła i może przyspieszyć przyszłe systemy łączności.
Badanie opublikowano w Nature Communications. Pracę poprowadził student magisterski Hadrian Bezuidenhout przy udziale Keide’a Petersa i Rama Nandana Kumara. Projektem kierowali doktor Isaac Nape i profesor Andrew Forbes z Laboratorium Światła Strukturalnego Wits.
System wykorzystuje zasady sztucznej inteligencji i fizyki. Światło niesie dane w szczególnych formach, przypominających litery alfabetu. Problem polega na szybkim odczytaniu tych wzorców, zwłaszcza gdy ulegają zniekształceniu podczas przesyłania.
Zamiast szczegółowego obrazowania i przetwarzania tysięcy punktów, światło przepuszcza się przez specjalne warstwy, które kierują je do detektorów. Miejsce padania światła ujawnia potrzebną informację. Naukowcy porównują to do liczenia zwojów w skręconej wstędze, nawet jeśli jest ona zgięta na różne sposoby: liczy się topologia, a nie każda fałda.
Po uczeniu na zaledwie 15 przykładach system poprawnie rozpoznał 81 różnych struktur światła, w tym takie, które nie pojawiły się wcześniej. Działał dalej nawet przy dodaniu szumu do detektorów.
„Tworzenie wzorców światła dla komunikacji jest użyteczne tylko wtedy, gdy możemy je czytać tak szybko, jak je tworzymy” — zauważa Nape. Jak właściwie system świetlny radzi sobie ze zniekształceniami i szumem bez złożonych obliczeń?
Profesor Benjamin Rosman, dyrektor Instytutu MIND, podkreśla wartość podejścia interdyscyplinarnego: połączenie idei AI i fizyki fundamentalnej otwiera nowe sposoby przetwarzania informacji. Profesor Forbes dodaje, że praca pomaga rozwiązać kluczowe zadanie przyszłych sieci kwantowych i klasycznych — praktyczny odczyt struktur topologicznych światła.
Nape widzi perspektywy także poza łącznością: w technologiach kwantowych, gdzie wydobycie danych z pojedynczych fotonów jest szczególnie trudne. Badanie pokazuje, jak inteligencja optyczna może pomóc w tych dziedzinach.
