編譯／韋士塔

人工智慧（AI）是當前最熱門的研究領域，其核心技術則是人工神經網路。目前，由法國法國國家科學研究（INRS）教授莫蘭多蒂（Roberto Morandotti）領導的國際研究團隊，已開發出一款新的光子處理器（photonic processor），有望突破AI的運算極限。

人工神經網路由多層人工神經元組成，能夠模擬人類大腦；這些神經元相互連接，第一層神經元能接收圖像、影片、聲音、文字等資料，接著傳輸到下一層。事實上，神經網路早在1943就被發明出來；當時，科學家麥庫洛（Warren McCulloch）和皮茲（Walter Pitts）打造一個使用演算法運算的神經網路運算模型，但當年還沒有龐大的數據資料庫，人工神經網路的發展也被擱置。

近年來，圖形處理器（Graphics Processing Unit）等先進的運算技術出現，人工神經網路再度成為研究焦點。圖形處理器能在個人電腦、工作站、遊戲主機和行動裝置（如平板電腦、智慧手機）上執行繪圖運算工作，在處理神經網路所需的數據也非常出色。

人工神經網路應用在機器學習方面，例如語音識別和醫學診斷，具有重要的應用價值。無人駕駛汽車也須透過AI神經網路，運用攝影機來識別其他車輛、交通標誌和行人，並執行相應的轉彎、調整車速等動作。

要讓人工神經網路愈來愈聰明，現階段最普遍的做法是使用大數據加以訓練，因為龐大的資料庫有助AI識別、分類及預測各種事物及狀況。以無人車為例，AI查看數百萬張的街道影像和影片後，能夠擴充資料庫，提高行車安全。

然而，無人車目前面臨的一大難題，就是AI如何在車輛行駛時，以超高速運算能力，在極短的時間內做出反應。由於道路上的狀況瞬息萬變，若運算速度過慢，即使最終AI研判出正確的應對方式，也已錯失時機。

莫蘭多蒂教授發表在《自然》（Nature）期刊的報告中指出，目前的運算發展進入瓶頸階段，電子運算的硬體，已經接近能力的極限；然而，需要更強大運算能力的使用者和裝置，卻正快速增加；因此，他的研究團隊嘗試利用光子來傳遞訊息。

莫蘭多蒂教授指出，光子處理器傳送訊號的速度比電子快，也是網際網路繼續優化的基礎。研究團隊開發的光子處理器，由雷射、光學反射鏡、透鏡、濾波器等光學元件和設備組成，使用雷射光束進入反射鏡和透鏡組成的陣列，執行數字運算、邏輯操作、訊息儲存和處理的任務。

莫蘭多蒂教授表示，以光子代替電子，運算速度高達每秒10兆次；不僅如此，光子處理器也具備與人腦類似的容錯性，即使系統中某一個元件損壞或出錯，仍不影響最終的運算結果。

莫蘭多蒂指出，隨著現代光學與計算機技術、微電子技術的結合，他樂觀預期，在可見的將來，光子處理器將成為普遍、強大的運算工具。