Учёные Университета Витватерсранда (Wits) разработали систему, которую называют «мозгом на свету». Она распознаёт скрытую информацию в сложных световых паттернах и может ускорить будущие системы связи.
Исследование опубликовано в Nature Communications. Работу возглавили магистрант Хадриан Безёйденхаут при участии Кейда Питерса и Рама Нандана Кумара. Руководили проектом доктор Айзек Нейп и профессор Эндрю Форбс из Лаборатории структурированного света Wits.
Система использует принципы искусственного интеллекта и физики. Свет несёт данные в особых формах, похожих на буквы алфавита. Проблема — быстро прочитать эти паттерны, особенно когда они искажаются при передаче.
Вместо подробной съёмки и обработки тысяч точек свет пропускают через специальные слои, которые направляют его к детекторам. Место попадания света выдаёт нужную информацию. Учёные сравнивают это с подсчётом витков в скрученной ленте, даже если она согнута по-разному: важна топология, а не каждая складка.
После обучения всего на 15 примерах система верно опознала 81 различную световую структуру, включая те, что не встречались раньше. Она продолжала работать даже при добавлении шума в детекторы.
«Создавать световые паттерны для коммуникаций полезно только тогда, когда мы можем читать их так же быстро, как создаём», — отмечает Нейп. Как именно световая система справляется с искажениями и шумом без сложных вычислений?
Профессор Бенджамин Росман, директор Института MIND, подчёркивает ценность междисциплинарного подхода: сочетание идей ИИ и фундаментальной физики открывает новые способы обработки информации. Профессор Форбс добавляет, что работа помогает решать ключевую задачу будущих квантовых и классических сетей — практическое считывание топологических структур света.
Нейп видит перспективы и за пределами связи: в квантовых технологиях, где извлечение данных из отдельных фотонов особенно сложно. Исследование показывает, как оптический интеллект может помочь в этих областях.
