Microsoft Research sta lavorando su AOC, il computer che calcola con la luce

Lavorando dietro le quinte, Microsoft Research porta avanti diversi progetti di sviluppo con l'obiettivo di creare nuove tecnologie in grado di arricchire e rivoluzionare il mondo tech. Uno dei team della divisione di ricerca di Microsoft con sede a Cambridge (Regno Unito), negli ultimi anni, ha lavorato a un progetto molto ambizioso i cui primi risultati sono stati presentati in questi giorni.

L'obiettivo era sviluppare un computer ottico analogico (AOC ovvero Analog Optical Computer), utilizzando la luce per la risoluzione dei problemi complessi e sfruttando componenti già in commercio (come micro LED, lenti ottiche e sensori fotografici come quelli degli smartphone).

In questo modo, realizzare una macchina di questo tipo sarebbe stato più semplice e conveniente. L'obiettivo del team era anche quello di realizzare un dispositivo in grado di essere 100 volte più veloce e 100 volte più efficiente dal punto di vista energetico con la possibilità di lavorare a temperatura ambiente, come un qualsiasi computer desktop.

AOC, il computer ottico analogico promette bene

I risultati del lavoro svolto negli ultimi quattro anni dal team di Microsoft Research sono stati pubblicati in un lungo post sul blog ufficiale che descrive, nei dettagli, la genesi del progetto e la sua realizzazione, passando in rassegna le varie fasi dello sviluppo e le sfide da risolvere. Il progetto completo è poi stato descritto in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Nature.

Il prototipo attuale integra 256 parametri (o “pesi”), contro i 64 della generazione precedente. Un incremento che consente di risolvere problemi di ottimizzazione più complessi. In prospettiva, gli sviluppatori immaginano versioni miniaturizzate capaci di gestire milioni o addirittura miliardi di pesi, aumentando così le capacità di calcolo senza sacrificare compattezza ed efficienza.

È stato creato anche un gemello digitale ovvero una versione software di AOC per testare le funzionalità e le capacità del progetto. I campi di applicazione sono diversi, anche se Francesca Parmigiani, responsabile del team, ha chiarito che AOC non sostituirà i computer general purpose, ma potrà rivelarsi estremamente utile in una vasta gamma di applicazioni specifiche.

Nell'articolo di Nature è stato descritto nel dettaglio un progetto di ricerca realizzato con Barclays Bank PLC per affrontare un problema centrale nel settore finanziario: la gestione dei pagamenti "delivery-versus-payment" (DvP), che richiede la risoluzione di migliaia di transazioni tra centinaia di controparti in tempi ridotti e con vincoli normativi stringenti.

Il prototipo di AOC è stato in grado di risolvere un sottoinsieme rappresentativo del problema, mentre il cosiddetto "digital twin" ha dimostrato che l'approccio è scalabile su dataset ben più ampi.

AOC è stato utilizzato anche in ambito medico, in particolare nel settore delle risonanze magnetiche. Utilizzando il digital twin, i ricercatori hanno ricostruito immagini MRI accurate partendo da una quantità ridotta di dati. La proiezione è che futuri AOC possano ridurre i tempi di scansione da 30 a 5 minuti, aumentando l'efficienza d'uso delle apparecchiature diagnostiche.

C'è spazio anche per possibili applicazioni nel campo dell'intelligenza artificiale, un settore prioritario oggi per Microsoft (e non solo). Grazie alla collaborazione tra esperti di hardware ottico e di machine learning, il team ha dimostrato che AOC può già eseguire semplici compiti di apprendimento automatico. In prospettiva, le sue caratteristiche lo renderebbero adatto a supportare modelli linguistici di grandi dimensioni con consumi di energia notevolmente inferiori rispetto alle GPU. Uno dei vantaggi chiave è la capacità di eseguire calcoli iterativi in modo estremamente efficiente. Questo approccio si presta ad attività di "state tracking", ovvero alla gestione di ragionamenti complessi che richiedono consapevolezza delle regole e delle condizioni correnti, un compito particolarmente dispendioso per gli attuali modelli AI.

Microsoft descrive il lavoro come "l'inizio di un percorso". Ogni due anni è prevista la realizzazione di nuove generazioni di AOC, con maggiore potenza di calcolo e miniaturizzazione dei componenti.

La casa di Redmond, per accelerare la ricerca, ha reso disponibili pubblicamente sia il digital twin sia l’algoritmo di "optimization solver" utilizzati negli esperimenti, invitando altri gruppi di ricerca a proporre casi d'uso e ad ampliare le potenzialità di questa architettura.