IA feita com luz: Vêm aí os modelos generativos ópticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/09/2025

Esquema de um modelo óptico generativo instantâneo.
[Imagem: Shiqi Chen et al. - 10.1038/s41586-025-09446-5]

IA com luz

Os modelos generativos - incluindo modelos de difusão e os mais conhecidos grandes modelos de linguagem - constituem a base da atual revolução da inteligência artificial (IA).

Esses sistemas podem criar imagens, vídeos, textos e até programas de computador, mas eles têm um custo elevado em termos de consumo de energia, grandes pegadas de carbono e exigências de hardware cada vez mais complexos.

A via alternativa mais trilhada para evitar esses custos está na computação com luz em vez de eletricidade, usando os chamados processadores fotônicos e as redes neurais fotônicas, sistemas que usam luz em vez de eletricidade para processar informações, prometendo velocidades mais rápidas e menor consumo de energia do que a eletrônica tradicional.

Shiqi Chen e colegas da Universidade da Califórnia de Los Angeles estão nessa turma. Em vez de depender exclusivamente da computação digital, o sistema óptico realiza o processo generativo de modo analógico, usando luz. Isso traz muitas vantagens, de um nível de paralelismo imbatível e a velocidade da luz, até a obtenção dos resultados em uma única iteração.

"Apresentamos modelos generativos ópticos inspirados em modelos de difusão, onde um codificador digital raso e rápido mapeia inicialmente o ruído aleatório em padrões de fase, que servem como sementes generativas ópticas para uma distribuição de dados desejada; um decodificador reconfigurável baseado em espaço livre, treinado em conjunto, processa de forma totalmente óptica essas sementes generativas para criar imagens nunca antes vistas seguindo a distribuição de dados alvo," descreve a equipe.

Esquema de um modelo óptico generativo iterativo.
[Imagem: Shiqi Chen et al. - 10.1038/s41586-025-09446-5]

Modelos ópticos generativos

Ao contrário dos modelos de difusão digital, que exigem centenas a milhares de etapas iterativas, o processo óptico gera imagens de modo imediato e direto, sem exigir computação adicional além da codificação inicial.

E não é só rápido: O consumo de energia despenca. "Com exceção da potência de iluminação e da geração das sementes aleatórias por meio do codificador raso, esses modelos generativos ópticos não consomem potência computacional durante a síntese das imagens," explicam Chen e seus colegas.

A equipe validou sua plataforma óptica usando diversos conjuntos de dados e gerando novas imagens de dígitos manuscritos, itens de moda, borboletas, rostos humanos e até peças artísticas inspiradas nas obras de Vincent van Gogh.

Além dos modelos ópticos generativos instantâneos, que produzem novas imagens em uma única passagem, a equipe desenvolveu também modelos ópticos generativos iterativos, que imitam a difusão digital, o que permite refinar resultados em etapas sucessivas. Essa flexibilidade permite que múltiplas tarefas sejam executadas no mesmo hardware óptico, simplesmente atualizando as sementes e o decodificador.

Obras coloridas no estilo Van Gogh geradas "na hora" - numa única passagem - pela IA óptica.
[Imagem: Shiqi Chen et al. - 10.1038/s41586-025-09446-5]

IA portátil

Os pesquisadores também destacam o potencial de sua plataforma para integrar modelos ópticos generativos em equipamentos portáteis e vestíveis, onde dimensões e baixo consumo de energia são essenciais.

"Esses modelos generativos ópticos podem abrir caminho para tarefas de inferência escaláveis e com eficiência energética, explorando ainda mais os potenciais da óptica e da fotônica para conteúdo gerado por inteligência artificial," concluíram eles.

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