Оптические вычисления, использующие свет вместо электричества для обработки данных, считаются одним из перспективных направлений для ускорения искусственного интеллекта и снижения энергопотребления. Однако разработка задач для таких систем обычно требует постоянного доступа к дорогостоящему оборудованию, из-за чего исследователям приходится работать по очереди и заново калибровать установку перед каждым экспериментом.

Китайские учёные предложили решение этой проблемы — систему Digital Twin Optical Computing System (DT-OCS), описание которой опубликовано в журнале Opto-Electronic Advances. Она создаёт программную модель оптического компьютера, способную воспроизводить его поведение при различных настройках без использования реального оборудования.

По сути, DT-OCS выполняет роль высокоточного симулятора, работающего параллельно с физической системой. В ходе испытаний исследователи использовали высокоскоростной оптический вычислительный комплекс и фотонный чип на основе кремниевой фотоники. Система проверялась на задачах классификации изображений и последовательного принятия решений.

Изображение сгенерировано: Nano Banana

Результаты показали, что параметры, обученные и оптимизированные в цифровом двойнике, могут напрямую переноситься на реальное оборудование без дополнительной настройки. При этом фактическая производительность физической системы практически совпала с предсказаниями виртуальной модели.

Поскольку обучение и подбор параметров происходят в основном в цифровой среде, несколько команд могут одновременно разрабатывать разные задачи, не ожидая доступа к одному и тому же устройству. Это позволяет значительно сократить время и затраты на эксперименты.

Авторы также открыли доступ к платформе DT-OCS и связанным с ней наборам данных. Благодаря этому другие группы смогут проводить обучение и проверку алгоритмов, не имея собственного оптического оборудования.

По мнению разработчиков, зрелые оптические вычислительные платформы должны включать не только физические устройства, но и их программные аналоги с эквивалентным вычислительным поведением. Такой подход способен превратить оптические компьютеры из редких специализированных установок в более доступную и воспроизводимую исследовательскую инфраструктуру.