Изследователите създават първата по рода си изкуствена невронна мрежа

Изследователите са създали многослойна изцяло оптична изкуствена невронна мрежа, нещо, което не е било успешно демонстрирано до този момент. Има огромно желание да се създадат практически оптични изкуствени невронни мрежи, тъй като те са по-бързи и консумират много по-малко енергия от тези мрежи, базирани на традиционни компютри. Тези нови разработки могат да позволят паралелни изчисления със светлина.

Изследователите от The Хонконгски университет за наука и технологии, Хонг Конг, представиха своята двуслойна изцяло оптична невронна мрежа в Optica, списанието на The Optical Society, което включва изследвания с голямо въздействие. Изследователите също така показаха как могат да приложат мрежата към сложни задачи за класификация.

„Нашата изцяло оптична схема може да даде възможност за невронна мрежа, която извършва оптично паралелно изчисление със скоростта на светлината, като същевременно консумира малко енергия“, каза Юнуей Лиу, член на изследователския екип. „Мащабните, изцяло оптични невронни мрежи могат да се използват за приложения, вариращи от разпознаване на изображения до научни изследвания.“

Тези изцяло оптични мрежи работят по различен начин от конвенционалните хибридни оптични невронни мрежи, които се използват в момента. В тях оптичните компоненти обикновено се използват за линейни операции. В нелинейните функции за активиране, тези, които симулират начина, по който невроните в човешкия мозък реагират, оптичните компоненти често се изпълняват по електронен път. Това е така, защото нелинейната оптика изисква високомощни лазери, които са трудни за внедряване в оптична невронна мрежа.

За да заобиколят това, изследователите са използвали студени атоми с електромагнитно индуцирана прозрачност, за да изпълняват нелинейни функции.

Shengwang Du, член на изследователския екип, говори за новите разработки.

„Този ​​светлинно-индуциран ефект може да се постигне с много слаба мощност на лазера“, каза той. „Тъй като този ефект се основава на нелинейна квантова интерференция, може да е възможно да разширим нашата система в квантова невронна мрежа, която може да реши проблеми, неразрешими с класически методи.

За да изпробват новия си подход, екипът създаде двуслойна напълно свързана оптична невронна мрежа. Мрежата има 16 входа и два изхода. След това те използваха своята изцяло оптична мрежа, за да класифицират фазите на реда и безредието на статистическия модел на магнетизма. Те успяха да заключат, че изцяло оптичната невронна мрежа е също толкова точна, колкото обучена компютърно базирана невронна мрежа.

Следващата стъпка за изследователския екип е да разшири това до широкомащабни изцяло оптични дълбоки невронни мрежи. Те могат да имат сложни архитектури, които са предназначени за специфични приложения като разпознаване на изображения. Правейки това, те могат да демонстрират, че тази система работи в много по-големи мащаби.

„Въпреки че нашата работа е доказателство за принципна демонстрация, тя показва, че в бъдеще може да стане възможно да се разработят оптични версии на изкуствения интелект“, каза Ду.

„Следващото поколение хардуер с изкуствен интелект ще бъде по същество много по-бързо и ще показва по-ниска консумация на енергия в сравнение с днешния компютърно-базиран изкуствен интелект“, добави Лиу.

За да видите повече от тези видове разработки в науката и технологиите, Оптичното общество (OSA) предоставя публикации, срещи и инициативи за членство, изследвания и специални ресурси. Те имат широка мрежа от експерти в областта на оптиката и фотониката. Организацията подкрепя учени, инженери, студенти и бизнес лидери, отговорни за научни открития, приложения и приложения. Техен уебсайт предоставя различни новини и актуализации на изследвания.