Робот-рятівник Centauro
31 Липня , 2018
Створено новий двовимірний супер-матеріал гематин
2 Серпня , 2018

Створений перший зразок оптичної штучної нейронної мережі

Дослідники з американського Національного інституту Стандартів і Технологій (NIST) створили перший у своєму роді кремнієвий чіп, що містить штучну нейронну мережу, яка працює на принципах функціонування головного мозку людини.

Але головною відмінністю нового чіпа від інших подібних чіпів є те, що замість електричних сигналів в ньому використовуються оптичні сигнали, що, у свою чергу, дозволяє нейронній мережі функціонувати буквально зі швидкістю світла.

Нейронні мережі різних типів вже використовуються для вирішення досить складних задач, таких як розпізнавання звуків, об’єктів на зображеннях, аналіз потоків вхідних даних і т. п.

Однак, продуктивність нейронних мереж обмежена швидкодією використовуваних електронних компонентів, транзисторів, в даному випадку. Використання ж світла в якості носія інформації дозволяє обійти ці обмеження.

Розробникам оптичної нейронної мережі вдалося успішно вирішити головну проблему, пов’язану з використанням світлових сигналів.

Рішенням цієї проблеми стали два накладені один на одного шари фотонних хвилеводів, структур, які дозволяють проходити світлу лише тонкими каналами, спрямованими до оптичних логічних елементів.

Ці хвилеводи є аналогом електричних провідників, по яких поширюються електричні сигнали в традиційних напівпровідникових чіпах.

Існуюча структура з двох шарів хвилеводів може бути без проблем доповнена і розширена додатковими шарами, що дозволить створювати складніші нейронні мережі, які володіють розширеною функціональністю.

Зараз два шари хвилеводів формують оптичну мережу з 10 входами, кожен з яких здатний приймати окремий потік даних, при цьому, кожен вхід закінчується оптичним аналогом нейрона, загальна кількість яких становить одну сотню.

Результати обробки вхідних даних подаються назовні через 10 вихідних портів, також пов’язаних з окремими оптичними нейронами.

Хвилеводи, встановлені на кремнієвій підкладці, виготовлені з нітриду кремнію і мають розміри 800 нанометрів в ширину і 400 нанометрів в товщину.

Розроблене дослідниками програмне забезпечення дозволяє автоматично визначати напрямок руху сигналів потрібними шляхами в схемі і регулювати рівні взаємозв’язків між окремими нейронами.

Модульоване відповідним чином лазерне світло подається в чіп через оптичне волокно. Так само, через оптичне волокно з чіпа отримуються результати його роботи.

Для перевірки працездатності оптичної нейронної мережі дослідники використовували спеціальні давачі і швидкодіючі перетворювачі, що перетворюють в цифрову форму вхідні і вихідні оптичні сигнали.

Цей метод, що має досить високу точність, показав, що оптична нейронна мережа видає однорідні результати, які містять дуже малу кількість помилок.

«Створюючи новий чіп, ми реалізували відразу дві речі. Ми використовували третій просторовий вимір для реалізації можливості оптичного з’єднання окремих вузлів і розробили нову методику вимірювань, що дозволяє швидко і точно отримати характеристики фотонної обчислювальної системи.

Ці дві речі мають величезне значення через те, що ми починаємо наближатися до моменту створення перших великомасштабних оптоелектронних нейроморфних обчислювальних систем», — пишуть дослідники.

LEU
LEU

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: