Akustiikka vauhdittamaan fotonista laskentaa

Neuroverkot ovat yksi tyypillinen rakenne, johon tekoäly voi perustua. Hyvin toimiakseen ne tarvitsevat aktivointifunktiota, joka tuo rakenteeseen epälineaarisuutta.

MPL:n ja LUH:n Stiller Research Groupin tutkijat yhteistyössä MIT:n kanssa ovat nyt kokeellisesti osoittaneet täysin optisesti ohjatun aktivointitoiminnon, joka perustuu liikkuviin ääniaaltoihin.

Viimeaikainen tekoälyn koulutus on tehnyt selväksi, että niiden energiankulutus on valtava ja tutkijat etsivätkin erilaisia ​​fyysisiä järjestelmiä, jotka voisivat tukea tai osittain korvata elektronisia järjestelmiä tiettyihin tehtäviin.

Stiller Labin tutkijat työskentelevät optoakustiikan parissa ja erityisesti akustisten aaltojen välittämien optisten neuroverkkojen haasteessa. Optisten neuroverkkojen skaalausta varten he ovat nyt kehittäneet aktivointitoiminnon, jota voidaan ohjata täysin optisesti. Informaatiota ei tarvitse muuntaa takaisin optisesta toiminnasta elektroniseen toimintaan.

Tämä kehitys on tärkeä askel fotoniselle laskennalle, fyysiselle analogiselle laskentavaihtoehdolle, joka lupailee toteuttaa energiatehokasta tekoälyä pitkällä aikavälillä.

Yksinkertainen neuroverkon muoto koostuu tulevan informaation bittien painotetusta summasta ja epälineaarisesta aktivointifunktiosta. Epälineaarinen aktivointitoiminto on välttämätön syväoppimismalleille, jotta ne oppivat ratkaisemaan monimutkaisia tehtäviä.

"Pitkän aikavälin mahdollisuus luoda energiatehokkaampia optisia neuroverkkoja riippuu siitä, pystymmekö skaalaamaan fyysisiä laskentajärjestelmiä, prosessia, jota fotoninen aktivointitoiminto mahdollisesti helpottaa", sanoo Birgit Stiller, tutkimusryhmän "Quantum Optoacoustics" johtaja.

Max Planckin Stiller-tutkimusryhmän ja Hannoverin Leibnizin yliopiston tutkijat yhteistyössä Dirk Englundin kanssa MIT:stä ovat nyt osoittaneet, että ääniaallot voivat olla välittäjänä tehokkaalle fotoniselle aktivointitoiminnolle.

Optisen informaation ei tarvitse poistua optisesta alueesta, ja sitä käsitellään suoraan optisissa kuiduissa tai fotonisissa aaltoputkissa. Stimuloidun Brillouin-sironnan vaikutuksesta optinen tuloinformaatio muuttuu epälineaarisesti optisen intensiteetin tasosta riippuen.

Fotonisen aktivointitoiminnon sisällyttäminen optiseen neuroverkkoon säilyttää optisen datan kaistanleveyden, välttää sähköoptisen muunnoksen ja ylläpitää signaalin koherenssia.

Epälineaarisen aktivointitoiminnon monipuolinen ohjaus ääniaaltojen avulla mahdollistaa järjestelmän toteuttamisen olemassa olevissa valokuitujärjestelmissä sekä fotonisiruissa.

Aiheesta aiemmin:

Metamateriaalia analogiseen optiseen laskentaan

Ihmisen aivosoluilla toimiva tietokone?

Tehokkaampaa koulutusta tekoälylle