No dia 18 de novembro, pelas 12h, irá decorrer, na sala multiusos da torre norte, a DEEC TALK All-Optical Neural Networks: Towards Artificial Lighfe. O evento contará com a participação de Marco Piccardo, Professor Auxiliar de Física no Técnico e investigador no INESC Microsistemas e Nanotecnologias (INESC MN).

Resumo

A luz é particularmente eficiente na parte linear de uma rede neuronal: ao atravessar lentes e máscaras, realiza uma multiplicação de matrizes de grandes dimensões numa única passagem, praticamente sem custos. A parte não linear é, habitualmente, deixada a cargo da eletrónica.

Construímos aquela que poderá ser a rede neuronal não linear totalmente ótica mais simples de sempre. Dois impulsos laser cruzam-se numa fina lâmina de silício e criam uma rede de difração que só existe quando ambos estão presentes; dois milhões de píxeis de fase programáveis direcionam depois a luz. Enquanto porta lógica AND, a intensidade da saída é cerca de 1000 vezes superior quando chegam os dois impulsos, comparativamente à situação em que chega apenas um, e 400 vezes superior ao limite de qualquer sistema ótico linear.

As redes neuronais físicas são mais complexas do que as artificiais: o material determina a não linearidade e o hardware pode sofrer deriva. Para controlar o nosso sistema, foram necessários um gémeo digital, uma calibração rigorosa e uma automatização completa. Isto abriu caminho à IA física: um agente baseado num modelo de linguagem que opera o sistema experimental, analisa os dados e propõe alterações. Em colaboração connosco, ajudou a melhorar o nosso desempenho de referência em mais de 100 vezes.

O objetivo final não é a computação. Imaginamos realimentar a rede neuronal sobre si própria, transformando-a numa cavidade onde a luz atualiza o seu próprio estado em cada percurso de ida e volta, à semelhança de um autómato celular.

Os nossos modelos físicos destas cavidades, que incluem difração, ganho saturável e ruído, produzem padrões que se deslocam, crescem a partir de uma semente, resistem a perturbações e desaparecem quando a realimentação é interrompida.

Estamos agora a testá-los à luz dos quatro pilares que definem a vida artificial.

É esta a questão que procuramos responder: o que seria necessário para que a luz se comportasse como vida?

Sobre o orador

Marco é Professor Auxiliar de Física no Instituto Superior Técnico (Técnico Lisboa) e Professor Convidado na Universidade de Harvard. Com formação na École Polytechnique e em Harvard, desenvolve investigação nas áreas da meta-ótica, da luz estruturada e dos lasers ultrarrápidos, sendo autor de cerca de 60 artigos científicos, incluindo publicações nas revistas Nature e Science.

É titular de financiamentos do Conselho Europeu de Investigação (ERC) e do Conselho Europeu de Inovação (EIC), detém sete patentes na área da fotónica e é cofundador da Altitude, uma startup de fotónica dedicada ao setor aeroespacial.